A NIPKOW-TÁRCSÁTÓL A SZÍNES TELEVÍZIÓIG - I.
A fekete-fehér televízió

Néhány jelentősebb állomás a fekete-fehér televíziózás történetéből:

• 1884: Paul Nipkow bejelenti a Császári Szabadalmi Hivatalnál mechanikus képmegjelenítőjét. A kép megjelenítéséhez egy forgó lyukacsos tárcsát, a később róla elnevezett Nipkow-tárcsát használta fel (1. ábra). Ezt a készüléket tekintjük a televízió ősének.
• 1923-ban John Baird skót tudós bejelenti szabadalmát a mechanikus televízióra. Készülékében a lyukacsos Nipkow-tárcsán áthaladó fényt egy fotocella elektromos impulzusokká alakította.
• A későbbi fejlesztésekhez felhasználták az 1897-ben Braun által megalkotott katódsugárcsövet. Zworikin kamerájához ikonoszkópot fejlesztett ki.
• Az 1928-ban piacra került "televizor" kifejlesztésében a magyar Mihály Dénes is részt vett. Ennél a készüléknél a képalkotáshoz 90 sort használtak fel.
• 1931-ben Ardenne a Löwe cég segítségével megvalósította az első elektronikus képátvitelt. Igazából ettől az időponttól számíthatjuk az elektronikus televízió korát.
• 1936-ban a "Paul Nipkow" adó elektronikus kamerájával a berlini olimpiáról közvetítést adott.
• 1939-ben elindult a televízió sorozatgyártása. A készülékeken képenként még csak 441 sor volt látható.

A televíziós képátvitelnél a kamera által látott képet apró képelemekké, elektromos jelekké (képinformációvá) alakítják, amelyet az átviteli csatornán történő továbbítás után visszaalakítanak. A fekete-fehér kamera elektronsugara adott helyen, adott pillanatban megméri a képpont fényességét, ezt elektromos jellé alakítja és továbbítja a képcsőbe. Az adóállomáson a képbontó csővel keltett képjelekre szuperponálják a sor- és képváltás szinkronizálásához szükséges szinkronizáló jeleket, és az így előálló "összetett videofrekvenciás jellel" modulálják - megfelelő erősítések közbeiktatásával - a televíziós adó (kép-)vivőrezgéseit. (Modulálás során valamilyen kisfrekvenciás jel segítségével módosítanak egy nagyfrekvenciás jelet. A kisfrekvenciás a moduláló, a nagyfrekvenciás a modulált jel, a vivőhullám. A demodulálás során a nagyfrekvenciás jelről leválasztják a kisfrekvenciás jelet.) A videofrekvenciás jel frekvenciatartományát a másodpercenként átviendő képpontok száma határozza meg.

2. ábra. A képelemek, azaz pixelek

A vevőkészülék feladata a jelek visszaalakítása, az eredeti információk megjelenítése. A fekete-fehér készülék blokksémáját mutatja a 3. ábra.

A továbbiakban a képcsőről és a képmegjelenítésről lesz szó. A televízió képcsövének (4. ábra ) belsejében vákuum van, a készülék belsejében lévő végén az elektronágyú a néző felé eső részén a képernyő található. A nyakban lévő negatív katód vezető anyagból készül, és a rajta átfolyó áram hatására melegszik és elektronokat bocsát ki. A katód előtt található egy elektród, amely olyan, mint egy kifúrt konzervdoboz, ez az úgynevezett Wehnelt-henger. (Szerepe hasonló az elektroncsövek vezérlőrácsához.) A hengerre kapcsolt negatív feszültség változtatásával a kép fényerőssége szabályozható, sorugráskor pedig nullára az csökkenti az elektronáramot.

3. ábra. A fekete-fehér tv-készülék blokksémája

A negatív töltésű elektronokat a pozitív feszültségre kapcsolt anód vonzza. A csövekben - típustól függően - kettő vagy esetleg több anód van azért, hogy megfelelő vékonyságú elektronnyalábot kapjunk az egyes képpontok megvilágításához. A középen lyukas anódok "elektronlencseként" funkcionálnak. Az első anód feszültsége aránylag kicsi, néhány száz volt, de a második már igen nagy, több ezer voltos feszültséget kap. A felgyorsult, becsapódó elektronok késztetik fénykibocsátásra a fényporréteg pontjait.

4. ábra. Az elektronágyú felépítése

A elektronsugár mozgatását meg lehet valósítani elektromos vagy mágneses eltérítéssel. A tv-képcsöveknél - főként gyakorlati okokból - általában mágneses eltérítő rendszereket alkalmaznak. Ahhoz, hogy a fénypont folyamatos mozgását fenn tudják tartani, a mágneses tér nagyságát és irányát állandóan változtatni kell. Minimum két pár eltérítő tekercset kell alkalmazni, egy párat az elektronnyaláb függőleges eltérítéséhez és egy párat a vízszintes eltérítéséhez. Ezeket kívülről a csőburára helyezik.

A képcsőben az elektronsugár sorokat ír le, miközben balról jobbra halad. Az egymás után rajzolt sorokból alakul ki a kép (szakzsargon szerint: raszter ). A hagyományos képernyő méretaránya 4/3, egy raszterben 625 sor és 834 oszlop van, és másodpercenként 25 rasztert jelenít meg a képcső. Ahhoz ugyanis, hogy az emberi szem folyamatos mozgásnak érzékelje a képváltozásokat, másodpercenként legalább ennyi váltásnak kell történnie.

A képernyővillogások elkerülése érdekében vezették be a félképek megjelenítését, mely szerint másodpercenként nem 25, hanem 50 (fél)képet kell készíteni (5. ábra ).

5. ábra. A félképes megjelenítés elve

Isaac Newton a XVII. század második felében mondta ki, hogy a fehér fény összetett szín. Egyik legismertebb kísérletében a napfényt egy keskeny résen keresztül sötét térbe juttatta, ezt egy üvegprizmával a szivárvány színeire bontotta, majd egy másik prizma segítségével újra fehér fénnyé alakította. Ma már tudjuk, hogy a gerjesztett (energiát elnyelő) atomok alacsonyabb energiájú állapotba visszakerülésükkor bocsátanak ki meghatározott frekvenciájú (adott színű) fotont, energiacsomagot. Vagyis meghatározott színű és nem pedig fehér fotont. A monokróm például zöld színű monitor működése a fentiek alapján érthető. (A megvalósításhoz ZnS-limofort alkalmaznak.)

6. ábra. Monoszkóp

Ugyanakkor felmerül a kérdés: hogyan kapunk a fekete-fehér képernyő esetében fehér fényt? A fehér fény nagyon sokféleképpen előállítható. (Az érzékelésben természetesen a szemünk felépítésének komoly szerepe van.) A legtöbb tiszta színhez található egy másik szín, amellyel való keveréskor fehér fényt ad. Ezek a kiegészítő színek. Ahhoz, hogy a képcsövön fekete-fehér képet nyerjünk, a kéken világító lumiforokból és aktivátorokból álló rendszerhez olyan együttest kell hozzákeverni, amely sárga fényt sugároz ki. Ezután a kék és sárga színek "addíciós" színkeverésével fehér fényt kapunk. Tehát a fekete-fehér készülékeknél a hagyományos televíziókép már egy színkeverék.

A 6. ábrán egy tipikus, a televíziós készülékek átviteli tulajdonságainak mérésére szolgáló beállítóábra, a monoszkóp látható.

Mester András
Diósgyőri Gimnázium