تلويزيون

تلویزیون (television)
بازتولید تصویر در فواصل دور، با استفاده از امواج رادیویی. برای ارسال این تصاویر دوربین تلویزیونی الگوی نوری دریافتی را به الگویی از بارهای الکتریکی۱ تبدیل می کند. تصویر به صورت خط به خط و با استفاده از باریکه ای از الکترون های حاصل از یک تفنگ الکترونی۲ روبیده می شود. نتیجۀ کار سیگنال های الکتریکی متغیری است که بازنمود تصویر مورد نظرند. این سیگنال ها را با موج حامل رادیویی۳ ترکیب و به صورت امواج الکترومغناطیسی۴ پخش می کنند. آنتن تلویزیون۵ این موج را دریافت و آن را به گیرندۀ تلویزیون۶ منتقل می کند. گیرندۀ تلویزیون سیگنال های دیداری۷ را جدا می کند و آن ها را به لامپ پرتو کاتدی۸ می فرستد. در لامپ پرتو کاتدی، باریکۀ الکترونی صفحۀ نمایش۹ را خط به خط می روبد و عملی عکس تفنگ الکترونی دوربین صورت می دهد. نتیجۀ این عمل، خلق دوبارۀ الگوی نوری ورودی به دوربین است. با روبش هم بافته۱۰، در هر ثانیه ۲۵ تصویر، در امریکای شمالی ۳۰ تصویر، با مجموع ۶۲۵ خط، در امریکای شمالی و ژاپن ۵۲۵ خط، ساخته می شود.
آنتن های گیرنده. به علت آن که طول موج سیگنال های تلویزیونی کوتاه است، می توان از آنتن تشدیدی۱۱ استفاده کرد. این نوع آنتن معمولاً از آنتن نیم موجی۱۲ تشکیل می شود که شامل لوله ای از جنس فولاد یا آلیاژی سبک است و در وسط آن کابلی هم محور با امپدانس کم۱۳ یا کابلی متوازن قرار دارد. در صورت افزودن عنصری بازتابگر۱۴ به آنتن، بهرۀ آن افزایش می یابد. در نقاطی که سیگنال تلویزیونی ضعیف است، از آنتن های نسبتاً پیچیده استفاده می کنند. این آنتن ها را به حالت عمودی یا افقی نصب می کنند تا با قطبش آنتن های فرستنده۱۵ هماهنگ باشند. آنتن ها را از لوله می سازند، زیرا آنتن سیمی تشدید تیزی دارد و در نتیجه، پهنای باند۱۶ کم می شود و وضوح تصویر کاهش می یابد.
کانال های تلویزیونی. در دهه های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰، علاوه بر گسترش شبکه های تلویزیونی عمومی، شبکه های تلویزیونی کابلی۱۷ نیز پا به عرصه نهادند. در این شبکه ها، فقط مشترکین شبکه می توانند تصویر دریافت کنند. ساخت سیستم های خاصی از قبیل سیستم مکعبی۱۸ در ایالات متحد، که به بینندگان امکان می دهد با استفاده از دکمۀ پاسخ فوراً نظر خود را به استودیوی تلویزیون منتقل کنند، از دستاوردهای این دوره است. با این سیستم، بیننده ای که در خانۀ خود نشسته است می تواند در مسابقه ای تلویزیونی شرکت کند. درپی ابداع سیگنال های تلویزیونی ماهواره ای۱۹ تعداد کانال های تلویزیونی به سرعت رو به افزایش نهاد. با پیدایش ویدئوتکس۲۰ و استفاده از دستگاه های ضبط ویدئو۲۱، برای ضبط برنامه های تلویزیونی و پخش آن در فرصتی دیگر یا نگهداری برنامه به صورت نوارهای ویدئویی ضبط شده، همچنین با استفاده از تلویزیون به منزلۀ نمایشگر رایانه و استفاده از آن در سیستم های امنیتی، قابلیت های متفاوت تلویزیون نمایان شده است. تلویزیون هایی با وضوح گسترده، تصویر حاصل از دوربین ویدئویی میکروسکوپی را با حفظ وضوح بزرگ می کنند. در ۱۹۸۹، نخستین بار از این تلویزیون ها در یک عمل جراحی اعصاب برای نشان دادن نحوۀ عمل جراحی مغز به دانشجویان پزشکی استفاده کردند.
تاریخچه. در ۱۸۷۳، مشخص شد که خواص الکتریکی عنصر شیمیایی غیرفلزی سلنیم۲۲ بسته به مقدار نوری که به آن می تابد تغییر می کند و بنابر این، می شود نور را به ضربه های الکتریکی۲۳ تبدیل کرد، این ضربه ها را در طول مسافتی انتقال داد، و دوباره به نور برگرداند. مشکل اصلی تقسیم کردن تصویر۲۴ بود، به طوری که بتوان تعداد نامتناهی ترکیبات سایه روشن را انتقال داد و پخش کرد. در ۱۹۰۸، دانشمندان دریافتند لامپ پرتو کاتدی بهترین وسیله برای ارسال و دریافت تصویر است. در نخستین نمایش کاربرد عملی تلویزیون، که جان لوگی برد۲۵، مهندس برق اسکاتلندی، در ۲۷ ژانویۀ ۱۹۲۶ در لندن برپا کرد، از وسایل مکانیکی استفاده شد. استفادۀ آزمایشی از لامپ های پرتو کاتدی از ۱۹۳۴ در انگلستان آغاز شد. نخستین شبکۀ عمومی تلویزیون جهان پخش برنامه های خود را در ۲ نوامبر ۱۹۳۶ از ایستگاه بی بی سی۲۶، واقع در اَلگزاندرا پالاس۲۷ در شمال لندن، آغاز کرد. در ایالات متحد امریکا، دیوید سارنوف۲۸ و فیلو تیلور فرانس ورث۲۹ (۱۹۰۶ـ۱۹۷۱) پیشگامان فناوری تلویزیون بودند. دستگاه های تلویزیون از دهۀ ۱۹۳۰ به بازار آمدند، اما تا اواخر دهۀ ۱۹۴۰ برنامه های تلویزیونی معدود بودند. در دهۀ ۱۹۴۰، شبکه های تلویزیونی محلی در شهرهای مهم آغاز به کار کردند و برنامه های تلویزیونی را از طریق کابل هم محور۳۰ در سراسر کشور پخش کردند. در اواخر دهۀ ۱۹۵۰، برنامه های زنده جای خود را به برنامه های ضبط شده دادند و در دهۀ ۱۹۶۰، تلویزیون رنگی به بازار آمد.
تلویزیون رنگی. برد۳۱ از نخستین پیشگامان عرصۀ تولید تلویزیون های رنگی بود و یکی از اولین فنونی که ابداع کرد به کارگیری سیستمی بود که در آن تعداد کادرهای عادی سه برابر می شد و هر کادر از سه کادر متوالی، حاوی تصاویری مشتمل بر یکی از رنگ های اصلی، تشکیل می شد. در جلوِ صفحۀ گیرنده دیسک های رنگی گردانی قرار داشت که همگام با کادر متناظر در دوربین می چرخیدند. در سیستمی مشابه، به جای سه دیسک رنگی، از سه تصویر برهم نهاده و متناظر با سه رنگ اصلی استفاده می شد. در ۱۹۲۸، برد تلویزیون رنگی را در لندن به نمایش گذاشت، اما نخستین سیستم کاربردی تلویزیون رنگی برای پخش در دسامبر ۱۹۵۳ در امریکا پذیرفته شد. این سیستم اِن تی اِس سی نام داشت. انواع دیگری از این سیستم در اروپا تکمیل شد، مثلاً سکام۳۲ در فرانسه و اروپای شرقی، و پال۳۳ در بیشتر کشورهای اروپای غربی. این سه سیستم فقط از لحاظ روش آماده سازی سیگنال های رنگی برای ارسال، آهنگ روبش، و تعداد خطوط استفاده شده با یکدیگر تفاوت دارند. در ۱۹۶۴، کشورهای اروپایی نتوانستند برای استفاده از یک سیستم واحد اروپایی به توافق برسند، درنتیجه انگلستان، آلمان غربی، هلند و سوئیس در ۱۹۶۷ سیستم پال را انتخاب کردند و فرانسه و شوروی سیستم سکام را به خدمت گرفتند. در ۱۹۸۹، اعضای جامعۀ اروپا۳۴ (اتحادیۀ اروپایی کنونی) توافق کردند که از ۱۹۹۱ کانال های تلویزیونی خود را هماهنگ کنند تا هر ایستگاهی بتواند از هر نقطۀ اتحادیۀ اروپا برنامه پخش کند. روش پخش در تلویزیونی رنگی مشابه روش عکاسی و چاپ رنگی است. در پخش رنگی، از این اصل استفاده می شود که هر رنگ نور را می شود با ترکیب نسبت های مناسب از نور های اصلی سرخ، سبز و آبی تولید کرد. در عکاسی و چاپ، رنگ های اصلی عبارت اند از سرخ، زرد و آبی. در تلویزیون رنگی، گیرنده فقط سه رنگ اصلی سبز، سرخ، و آبی را پخش می کند. اثر زرد، با ترکیب مقادیر مساوی از نورهای سرخ و سبز، و اثر سفید با ترکیب هر سه رنگ اصلی ایجاد می شود. سیگنال ها مقدار نورهای سبز، آبی، و سرخی را نشان می دهند که گیرنده باید تولید کند. برای ارسال هر یک از این سه سیگنال، به همان ترتیبی که سیگنال روشن در تلویزیون سیاه و سفید ارسال می شد، به پهنای باندی سه برابر پهنای باند معمولی نیاز است و ظرفیت ایستگاه ها و برنامه ها به یک سوم سیستم سیاه و سفید کاهش یافت. به همین سبب، سه سیگنال را رمزگذاری و به یک سیگنال مرکب تبدیل می کنند که به روشی کم وبیش شبیه سیگنال سیاه و سفید ارسال می شود و با گیرنده های سیاه و سفید تصویری رضایت بخش یا متناسب می توان دریافت کرد. بخشی از هر سیگنال سرخ، سبز، و آبی با هم ترکیب می شوند تا سیگنال درخشایی۳۵ را تولید کنند. سپس، حداقل اطلاعات لازم برای رنگ آمیزی اضافی با سیگنال حامل فرعی مخصوصی ارسال می شود که اثر آن با اثر سیگنال درخشایی جمع می شود. اطلاعات مربوط به رنگ آمیزی اضافی با تیرگی و روشنی و مایۀ رنگ ارسالی متناظر است، اما هیچ یک از جزئیات ریز تصویر را ندارد. وضوح تصویر با سیگنال درخشایی تأمین می شود و رنگ به صورت لایۀ رنگی گسترده ای اضافه می شود. انواع گوناگون سیستم های رنگی فقط از لحاظ شیوۀ ارسال اطلاعات رنگ آمیزی با سیگنال حامل فرعی متفاوت اند. گیرندۀ رنگی باید سیگنال مرکب را تقویت کند و پس از رمزگشایی، آن ها را به سیگنال های پایۀ سرخ، سبز، و آبی برگرداند. این سیگنال های اصلی به لامپ پرتو کاتدی فرستاده می شوند. لامپ تصویر۳۶ مهم ترین بخش هر گیرندۀ رنگی است. انواع گوناگونی از لامپ تصویر رنگی در دست است و موفق ترین آن ها لامپ ماسک سایه۳۷ است. اساس کار الکترونیکی این لامپ شبیه اساس کار لامپ تصویر سیاه و سفید است، اما صفحۀ آن از بیش از یک میلیون نقطه تشکیل می شود که منظم آرایش یافته اند. وقتی این صفحه با الکترون بمباران شود، یک سوم از این نقطه ها سرخ، یک سوم سبز، و یک سوم آبی می شوند. در این نوع لامپ سه منبع گسیل الکترون قرار دارد که به ترتیب با سیگنال های سرخ، سبز، و آبی مدوله۳۸ می شوند. لامپ تصویر طوری ساخته می شود که ماسک سایه به سیگنا ل های سرخ اجازه دهد فقط به نقاط سرخ، سیگنال های سبز فقط به نقاط سبز، و سیگنال های آبی فقط به نقاط آبی برخورد کنند. این نقطه ها به اندازه ای کوچک اند که از فاصلۀ طبیعی تماشای تلویزیون، رنگ ها درهم دیده می شوند و بیننده تصویری با طیف کامل از رنگ های متفاوت می بیند. تلویزیون با وضوح بالا۳۹ (اِچ دی تی وی) تعداد بسیار بیشتری خط روبش۴۰ دارد و بنابراین تصویر آن واضح تر از تصویر تلویزیون هایی با ۵۲۵ یا ۶۲۵ خط روبشی است. در ۱۹۸۹، ایستگاه تلویزیونی اِن اِچ کی ژاپن و کنسرسیومی از دیگر سازندگان، سیستم اِچ دی تی وی های ویژن را با ۱۱۲۵ خط و صفحۀ عریض عرضه کردند. تلویزیون دیجیتال۴۱ (دی تی وی) سیستمی است که برنامه های تلویزیونی را به صورت رمزهای دیجیتال۴۲ ارسال می کند. تا اواخر دهۀ ۱۹۸۰، تبدیل سیگنال تلویزیونی به رمز دیجیتال به سبب میزان اطلاعات لازم برای بازنمود تصویر غیرممکن بود، اما با ابداع فنون فشرده سازی داده۴۳ و تکمیل فناوری دیجیتال در دهۀ ۱۹۹۰، ایجاد تصویر واضح تر، عریض تر، و با کیفیت بهتر عملی شد. استاندارد جهانی متداول برای تلویزیون دیجیتال، اِم پی ایی جِی ـ ۲، در آوریل ۱۹۹۳ و در نشست مهندسان نمایندۀ سازندگان و شبکه داران هجده کشور پذیرفته شد. با ظهور تلویزیون دیجیتال تحولی شگرف در سیستم تلویزیون پدید آمد. ساخت برنامه هایی متنوع تر ممکن، و کیفیت تصویر و صدا بهتر شد. انتظار می رفت که تا پایان سال ۲۰۰۶ تلویزیون دیجیتال کاملاً جای تلویزیون معمولی (آنالوگ۴۴) را بگیرد. کارشناسان امیدوارند تا آن زمان مولتی پلکس کردن۴۵ هر دو سیستم تلویزیون دیجیتال با وضوح بالا (اِچ دی تی وی) و تلویزیون دیجیتال با وضوح استاندارد (اِس دی تی وی)، و نیز پخش داده های غیرتلویزیونی، ازجمله محتویات شبکۀ جهانی (وب۴۶) و اطلاعات بازار سهام، در مقیاس وسیع صورت گیرد. با مولتی پلکس کردن می توان با استفاده از یک پهنای باند بیش از یک برنامۀ تلویزیونی را پخش کرد.