Fernsehen

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Hintergrund

Unter den technischen Entwicklungen, die unser Leben dominieren, gehört das Fernsehen sicherlich zu den Top Ten. In den Vereinigten Staaten besitzen über 98 % der Haushalte mindestens einen Fernseher und 61 % empfangen Kabelfernsehen. Der durchschnittliche Haushalt sieht sieben Stunden am Tag fern, was erklärt, warum Nachrichten-, Sport- und Bildungseinrichtungen sowie Werbetreibende das Gerät für die Kommunikation schätzen.

Das Gerät, das wir Fernsehen nennen, ist in Wirklichkeit ein Fernsehempfänger, der den Endpunkt eines Sendesystems darstellt, das mit einer Fernsehkamera oder einem Sender beginnt und ein kompliziertes Netzwerk von Sendesendern mit bodengestützten Türmen, Kabeln und Satelliten erfordert, um das Original zu liefern Bild zu unseren Wohnzimmern. Das US-Fernsehbild, ob schwarz-weiß oder farbig, besteht aus 525 horizontalen Zeilen, die auf Bildschirme mit einem Verhältnis von Breite zu Höhe von vier zu drei projiziert werden. Auf elektronischem Wege werden 30 Bilder pro Sekunde, jeweils in diese horizontalen Linien gebrochen, auf den Bildschirm gescannt.

Verlauf

Die Entwicklung des Fernsehens erfolgte über mehrere Jahre in vielen Ländern und nutzte eine breite Anwendung der Wissenschaften, darunter Elektrizität, Maschinenbau, Elektromagnetismus, Tontechnik und Elektrochemie. Kein einziger Mensch hat das Fernsehen erfunden; Stattdessen ist es eine Zusammenstellung von Erfindungen, die durch den harten Wettbewerb perfektioniert wurden.

Chemikalien, die Elektrizität leiten, gehörten zu den ersten Entdeckungen, die zum Fernsehen führten. Baron Ȯns Berzelius von Schweden isolierte 1817 Selen, und Louis May von Großbritannien entdeckte 1873, dass das Element ein starker elektrischer Leiter ist. Sir William Crookes erfand 1878 die Kathodenstrahlröhre, aber es dauerte viele Jahre, bis diese Entdeckungen zum gemeinsamen Nenner des Fernsehens wurden.

Paul Nipkow aus Deutschland baute 1884 den ersten groben Fernseher. Sein mechanisches System nutzte eine Abtastscheibe mit kleinen Löchern, um Bildfragmente aufzunehmen und sie auf eine lichtempfindliche Selenröhre zu drucken. Ein Empfänger hat das Bild wieder zusammengesetzt. 1888 verwendete W. Hallwachs photoelektrische Zellen in Kameras; Kathodenstrahlen wurden 1907 von Boris Rosing aus Russland und A. A. Campbell-Swinton aus Großbritannien als Vorrichtungen zum Wiederzusammensetzen des Bildes am Empfänger demonstriert, die beide unabhängig voneinander arbeiteten. Unzählige Radiopioniere, darunter Thomas Edison, erfanden Methoden zur Übertragung von Fernsehsignalen.

John Logie Baird aus Schottland und Charles F. Jenkins aus den Vereinigten Staaten konstruierten in den 1920er Jahren die ersten echten Fernsehgeräte, indem sie Nipkows mechanische Abtastscheibe mit Vakuumröhrenverstärkern und Fotozellen kombinierten. Die 1920er Jahre waren das entscheidende Jahrzehnt in der Fernsehentwicklung, da eine Reihe großer Unternehmen wie General Electric (GE), die Radio Corporation of America (RCA), Westinghouse und American Telephone &Telegraph (AT&T) mit ernsthafter Fernsehforschung begannen. Bis 1935 wurden mechanische Systeme zur Übertragung von Schwarzweißbildern vollständig durch elektronische Verfahren ersetzt, die Hunderte von horizontalen Bändern mit 30 Bildern pro Sekunde erzeugen konnten. Vladimir K. Zworykin, ein russischer Einwanderer, der zuerst für Westinghouse und dann für RCA arbeitete, patentierte eine elektronische Kameraröhre, die auf der Kathodenröhre basiert. Philo T. Farnsworth und Allen B. Dumont, beide Amerikaner, entwickelten eine Tonabnehmerröhre, die 1939 zum Heimfernseher wurde.

Das Columbia Broadcasting System (CBS) war in den Kampf um das Farbfernsehen eingetreten und kämpfte mit RCA um das perfekte Farbfernsehen, zunächst mit mechanischen Methoden, bis ein vollelektronisches Farbsystem entwickelt werden konnte. Rivalisierende Sendungen erschienen während der 1940er Jahre, obwohl der Fortschritt sowohl durch den Zweiten Weltkrieg als auch durch den Koreakrieg verlangsamt wurde. Die erste CBS-Farbsendung am 25. Juni 1951 zeigte Ed Sullivan und andere Stars des Senders. Bis 1954 wurden in den Vereinigten Staaten kommerzielle Farbfernsehsendungen ausgestrahlt.

Rohstoffe

Das Fernsehgerät besteht aus vier Hauptteilen von Teilen, darunter das Äußere oder Gehäuse, das Audioempfangs- und Lautsprechersystem, die Bildröhre und eine komplizierte Masse an Elektronik, einschließlich Kabel- und Antenneneingangs- und -ausgangsgeräten, eine eingebaute Antenne in den meisten Sets , einen Fernbedienungsempfänger, Computerchips und Zugriffstasten. Die Fernbedienung oder der "Klicker" kann als fünfter Satz von Teilen angesehen werden.

Das Gehäuse des Sets besteht aus spritzgegossenem Kunststoff, wobei für einige Modelle noch Holzschränke erhältlich sind. Metalle und Kunststoffe umfassen auch das Audiosystem. Die Bildröhre erfordert präzisionsgefertigtes Glas, fluoreszierende chemische Beschichtungen und elektronische Aufsätze um und an der Rückseite der Röhre. Das Rohr wird innerhalb des Gehäuses durch in das Gehäuse geformte Klammern und Streben getragen. Die Antennen und die meisten Input-Output-Anschlüsse bestehen aus Metall, einige sind mit speziellen Metallen oder Kunststoff beschichtet, um die Qualität der Verbindung zu verbessern oder das Gerät zu isolieren. Die Chips bestehen natürlich aus Metall, Lot und Silizium.

Prismatische Abtastscheibenhalterung von C. Francis Jenkins im Jahr 1923. (Aus den Sammlungen des Henry Ford Museum &Greenfield Village.)

Zur Überraschung der meisten Menschen begann die Fernsehübertragung fast 25 Jahre vor dem Ende des Zweiten Weltkriegs. John Logie Baird in England und C. Francis Jenkins in den Vereinigten Staaten führten beide 1925 öffentliche Fernsehvorführungen durch. Im Gegensatz zu den elektronischen Fernsehgeräten der Nachkriegszeit verwendeten diese frühen Systeme mechanische Abtastmethoden.

Jenkins leistete in den 1920er Jahren bedeutende Beiträge zur optischen Transmissionsforschung. In den Jahren 1922-23 konstruierte er mechanische prismatische Scheibenscanner zur Übertragung von Bildern. Diese Scanner fokussierten und brachen Licht durch Prismen, die in die Kanten überlappender Glasscheiben geschliffen wurden. Während sich die Scheiben drehten, scannte ein Lichtpunkt horizontal und vertikal über eine lichtempfindliche Oberfläche. Dadurch werden elektrische Signale erzeugt, die für die Übertragung notwendig sind. 1922 schickte Jenkins per Telefon Faksimiles von Fotografien, und im folgenden Jahr übermittelte er Bilder von Präsident Harding und anderen per Funk mit einem verbesserten Scanner. Im Gegensatz zum Fernsehen wurden bei diesen ersten Tests jedoch nur Standbilder gesendet.

Jenkins strahlte 1925 mit seiner Ausrüstung öffentlich bewegte Bilder aus. Seine erste 10-minütige Sendung zeigte in Silhouetten die Bewegungen einer kleinen, in Betrieb befindlichen Windmühle. Bis 1931 hatte er experimentelle Fernsehsender in New York und Washington D.C. in Betrieb. Er verkaufte Empfänger-Kits an diejenigen, die seine Fernsehsendungen sehen wollten, und ermutigte die Amateurbeteiligung. Zusammen mit anderen Unternehmen trug Jenkins zu einem kleinen, kurzlebigen mechanischen Fernseh-"Boom" bei. 1933 überzeugte jedoch die schlechte Bildqualität der mechanischen Abtastung größere Hersteller, die Möglichkeiten elektronischer Technologien zu nutzen, und die Ära des mechanischen Fernsehens endete.

Erik Manthey

Design

Das Design des Fernsehers erfordert den Input und die Teamarbeit einer Reihe von Konstrukteuren. Audio, Video, Kunststoffe, Glasfaser Schema eines Fernsehempfängers. Optik- und Elektronikingenieure sind alle an der Konzeption eines neuen Fernsehdesigns und der technischen und vertrieblichen Merkmale beteiligt, die es auszeichnen. Ein neues Design des Fernsehens kann eine oder viele neue Technologieanwendungen als Merkmale aufweisen. Es kann nur eine andere Größe eines bestehenden Modells haben oder eine Reihe neuer Funktionen wie ein verbessertes Soundsystem, eine Fernbedienung, die auch andere Unterhaltungsgeräte steuert, und einen verbesserten Bildschirm oder ein verbessertes Bild wie das flache Schwarz enthalten Bildschirme, die kürzlich auf den Markt gekommen sind.

Konzeptionelle Pläne für das neue Set werden vom Engineering-Team erstellt. Das Konzept kann sich viele Male ändern und neu gezeichnet werden, bevor das Design vorläufig für die Herstellung freigegeben wird. Die Engineering-Spezialisten wählen dann die Komponenten des Sets aus und entwerfen sie, und ein Prototyp wird hergestellt, um das Design zu beweisen. Der Prototyp ist nicht nur für die Bestätigung von Design, Aussehen und Funktion des Sets unerlässlich, sondern auch für Produktionsingenieure, um die Produktionsprozesse, Bearbeitungen, Werkzeuge, Roboter und Modifikationen an bestehenden werkseigenen Produktionslinien zu bestimmen, die ebenfalls entworfen werden müssen oder an das vorgeschlagene neue Design angepasst. Wenn der Prototyp strenge Prüfungen besteht und vom Management zur Herstellung freigegeben wird, werden detaillierte Pläne und Spezifikationen für Design und Produktion des Modells erstellt. Rohstoffe und Komponenten anderer Hersteller können dann bestellt, die Fertigungsstraße aufgebaut und getestet werden, und die ersten Sets können ihre Fahrt durch das Fließband beginnen.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Gehäuse

• 1 Fast alle Fernsehgehäuse werden aus Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt, bei dem Präzisionsformen hergestellt und flüssiger Kunststoff unter hohem Druck zum Füllen der Formen eingespritzt wird. Die Teile werden aus den Formen gelöst, besäumt und gereinigt. Sie werden dann zusammengebaut, um das Gehäuse zu vervollständigen. Die Formen sind so konstruiert, dass Halterungen und Halterungen für die verschiedenen Komponenten Teil des Gehäuses sind.

Bildröhre

• 2 Die Fernsehbildröhre oder Kathodenstrahlröhre (CRT) besteht aus Präzisionsglas mit einer leicht gewölbten Platte an der Vorderseite oder dem Bildschirm. Es kann auch eine dunkle Tönung auf dem Frontplattenglas erhalten, entweder während der Herstellung des Glases oder durch Auftragen direkt auf die Innenseite des Bildschirms. Dunklere Frontplatten erzeugen einen verbesserten Bildkontrast. Bei der Herstellung der Röhre wird eine Wassersuspension von Phosphor Chemikalien wird auf der Innenseite der Frontplatte abgesetzt und diese Beschichtung wird dann mit einem dünnen Film überzogen aus Aluminium, das Elektronen durchlässt. Das Aluminium dient als Spiegel, um zu verhindern, dass Licht in die Röhre zurückprallt.

  Glas für Bildröhren wird von einer begrenzten Anzahl von Herstellern in Japan und Deutschland geliefert. Die für Bildröhren benötigten Glasqualitäten sind begrenzt, und das Aufkommen von Großbildschirmgeräten hat in diesem Teil der Industrie zu einer Knappheit geführt. Da die großen Bildschirme auch sehr schwer sind, wurden in den 1980er Jahren Flachbildschirme mit Plasma-adressierten Flüssigkristallanzeigen (PALC) entwickelt. Bei dieser Gasplasma-Technologie regen Elektroden Neon- oder Magnesiumoxidschichten an, sodass ultraviolette Strahlung freigesetzt wird, die den Phosphor auf der Rückseite des Fernsehbildschirms aktiviert. Da das Gas in einer dünnen Schicht eingeschlossen ist, kann das Sieb auch dünn und leicht sein. Projektionsfernseher verwenden digitale Mikrospiegelgeräte (DMDs), um ihre Bilder zu projizieren.

  Unmittelbar hinter dem Phosphorschirm liegt eine Schattenmaske mit 200.000 Löchern; Die Löcher sind präzise bearbeitet, um die von drei Elektronenstrahlen emittierten Farben auszurichten. Die besten Bildröhren von heute haben Lochmasken, die aus einer Nickel-Eisen-Legierung namens Invar hergestellt werden; Sets von geringerer Qualität haben Masken aus Eisen. Die Legierung ermöglicht es der Röhre, bei einer höheren Temperatur zu arbeiten, ohne das Bild zu verzerren, und höhere Temperaturen ermöglichen hellere Bilder. Der Leuchtstoffbeschichtung im Inneren der Röhre wurden außerdem Seltenerdelemente hinzugefügt, um die Helligkeit zu verbessern.

  Die Elektronen werden von drei röhrenförmigen Elektronenkanonen aus Metall abgefeuert, die sorgfältig im Hals oder schmalen Ende der Röhre sitzen. Nachdem die Elektronenkanonen in die Röhre eingesetzt wurden, wird die Bildröhre auf ein Vakuum nahe Vakuum evakuiert, damit die Luft die Bewegung der Elektronen nicht behindert. Die kleine Öffnung an der Rückseite der Röhre wird mit einem passenden Stecker verschlossen, der in der Nähe der Rückseite des Sets positioniert wird. Um den Hals der Bildröhre ist außen ein Ablenkjoch, bestehend aus mehreren elektromagnetischen Spulen, angebracht. Die Spulen verursachen Hochspannungsimpulse, um die Abtastelektronenstrahlen in die richtige Richtung und Geschwindigkeit zu lenken.

Audiosystem

• 3 Das Gehäuse enthält auch Anschlüsse für Lautsprecher, Verkabelung und andere Teile des Audiosystems. Die Lautsprecher werden in der Regel von einem spezialisierten Hersteller nach den Vorgaben des Fernsehherstellers gefertigt, werden also als Einzelteile oder als Baugruppe im Set montiert. Elektronische Klangsteuerungen und integrierte Schaltkreise werden im Set in Panels montiert, während es das Montageband entlang fährt.

Die Elektronen werden von drei röhrenförmigen Metall-Elektronenkanonen abgefeuert, die im Nacken oder schmalen Ende des Bildes sitzen Rohr. Nachdem die Elektronenkanonen in die Röhre eingesetzt wurden, wird die Bildröhre auf ein Vakuum nahe Vakuum evakuiert, damit die Luft die Bewegung der Elektronen nicht behindert. Direkt hinter dem Fernsehbildschirm liegt ein Farbauswahlfilter mit 200.000 Löchern; Die Löcher sind präzise bearbeitet, um die von drei Elektronenstrahlen emittierten Farben auszurichten.

Elektronische Teile

• 4 Wenn die Bildröhre und die Audiolautsprecher und Zubehörteile im Set montiert sind, werden andere elektronische Elemente auf der Rückseite des Sets hinzugefügt. Die Antennen, Kabelbuchsen, andere Ein- und Ausgangsbuchsen, die Elektronik zum Empfang von Fernbedienungssignalen und andere Geräte werden von Spezialfirmen oder als Unterbaugruppen an anderer Stelle am Fließband hergestellt. Anschließend werden sie im Set montiert und das Gehäuse verschlossen.

Qualitätskontrolle

Wie bei allen Präzisionsgeräten ist die Qualitätskontrolle bei der Herstellung des Fernsehers ein strenger Prozess. Inspektionen, Labortests und Feldtests werden während der Entwicklung von Prototypen und während der gesamten Herstellung durchgeführt, damit das resultierende Fernsehgerät nicht nur technisch einwandfrei, sondern auch sicher für den Einsatz in Haushalten und Unternehmen ist.

Nebenprodukte/Abfälle

Bei der Herstellung des Fernsehers fallen keine Nebenprodukte an, obwohl viele andere Geräte zur "Fernsehfamilie" gehören und oft vom gleichen Hersteller produziert werden. Dazu gehören die Fernbedienung, Computermonitore, Videorekorder (VCRs), Laserdisc-Player und eine Vielzahl von Geräten, die möglicherweise kompatibles Design und kompatible Komponenten erfordern. Spezielle Fernsehgeräte werden für einige Branchen hergestellt, darunter Fernsehstudios und mobile Sendeanlagen, Krankenhäuser und für Überwachungsanwendungen für die öffentliche Sicherheit und den Einsatz an unzugänglichen oder gefährlichen Orten.

Abfälle können Metalle, Kunststoffe, Glas und Chemikalien sein. Metalle, Kunststoffe und Glas werden isoliert und recycelt, sofern sie nicht speziell behandelt oder beschichtet wurden. Chemikalien werden sorgfältig überwacht und kontrolliert; oft können sie gereinigt und recycelt werden, sodass die Entsorgung gefährlicher Abfälle minimiert werden kann. In allen Herstellungsstufen gelten Pläne für gefährliche Abfälle, um sowohl die Abfallmengen zu minimieren als auch die Arbeiter zu schützen.

Die Zukunft

Die Zukunft des Fernsehens ist jetzt. High Definition Television (HDTV) wurde von der Japanese Broadcast Corporation entwickelt und erstmals 1982 vorgestellt. Dieses System erzeugt ein Bild in Filmqualität, indem es ein Bild mit 1.125 Zeilen auf einem Bildschirm im "Letter-Box"-Format mit einer Breite von 16 bis 9 verwendet Höhenverhältnis. In der ersten Anwendung von synthetischen Diamanten in elektronischen Bauteilen werden hochwertige, HDTV-taugliche Flachbildschirme mit synthetischer Diamantfolie zur Emission von Elektronen perfektioniert. Weitere Entwicklungen des Empfängers sind vergoldete Buchsen, ein interner Polaritätsschalter bei großen Bildschirmen, der die Auswirkungen des Erdmagnetfelds auf den Bildempfang kompensiert, Zubehör zur Beseitigung von Geisterbildern auf dem Bildschirm, die Invar-Schattenmaske zur Verbesserung der Helligkeit und Audioverstärker . Als Alternative zum unhandlichen Fernsehbildschirm schreitet auch die Flüssigkristallanzeige (LCD) schnell voran. Verschiedene Computerchips fügen Funktionen wie Kanalbeschriftung, Zeit- und Datenanzeige, Wechseln und Einfrieren von Bewegungen, Kindersicherung, Touchscreens und eine Reihe von Kanalsurfing-Optionen hinzu.

Das digitale Fernsehen der Zukunft wird es dem Zuschauer ermöglichen, den Kamerawinkel zu manipulieren, mit dem Sportkommentator zu kommunizieren und Filme auf dem Bildschirm zusammenzufügen und zu bearbeiten. Auch Zwei-Wege-TV wird möglich sein. Aktuelle Bildschirme können dank Konverterboxen verwendet werden, die das analoge Signal, das derzeit die Phosphore auf der Rückseite Ihres Fernsehbildschirms mit Energie versorgt, in digitale Signale umwandeln, die weniger Verzerrungen unterliegen – und die Sprache von Computern sind. Die Computertechnologie wird dann eine Welt der Manipulation der Daten sowie die Übertragung von sechsmal so vielen Daten ermöglichen.

Die Zukunft der Fernsehproduktion könnte irgendwo anders liegen als in den Vereinigten Staaten. Dreißig Prozent aller von japanischen Unternehmen hergestellten Fernseher werden in Fabriken in Mexiko hergestellt. Die Fabriken selbst werden bald Hybride produzieren, bei denen Fernseher, Computermonitor und Telefon eine Einheit bilden, obwohl diese Entwicklung weitere Verbesserungen der Kompatibilität zwischen Maschinen, die analoge und digitale Sprache sprechen, und die Schaffung von PC-zu-Video-Brücken erfordert . Der Beweis für die Möglichkeit dieser integrierten Zukunft liegt jetzt im Internetzugang, der jetzt über Fernsehkabelkonverter und den Fernsehbildschirm im Wohnzimmer verfügbar ist.