История телевизора. Создание, эволюция и наши дни.

Главная > Блог > История телевизора. Создание, эволюция и наши дни.
Опубликовано: 01.01.2021 9 313

Эта статья про историю телевизора. От создания первого механического телевизора до наших дней. Написана в рамках большой серии о истории телевидения и радиовещания.

Современный человек под телевизором понимает устройство, на котором происходит отображение динамических картинок с определенным качеством. И обязательно наличие синхронизированного с видеорядом акустического сигнала. А еще он может принимать сигналы от телевизионных антенн или видеовоспроизводящей техники и переводить их в звуко-визуальный формат. Существует еще множество опций, которые могут быть реализованы в современном телевизоре, но в ранних моделях их было минимальное количество – именно они и перечислены в начале статьи.

Эволюция телевизора

Эволюция телевизора

 

Причина, по которой телевизионную технику начали интенсивно развивать, заключается в возможности передачи информации в крайне удобном для восприятия формате – в виде динамично сменяющихся статичных кадров, образующих непрерывный видеоряд. Выгоду от этого имели, в том числе, и государства, например, для трансляции на широкую аудиторию лиц разыскиваемых преступников. Видели перспективу в телевизорах и военные, а потому на исследования в этой сфере выделялись огромные деньги и к ним привлекались специалисты.

Поэтому почти все высказываемые идеи обязательно проверялись на реализуемость на практике. Например, в конце 19-го века Порфирий Иванович Бахметьев выступил с предложением раскладывать картинки на некоторые элементы, которые затем передаются по линии связи и после приема преобразуются в исходную картинку. И вскоре люди догадались, что такими картинками могут быть кинокадры – после этого и стартовала эра развития телевизоров.

Порфирий Иванович Бахметьев

Порфирий Иванович Бахметьев

Предлагаем ознакомиться с моделями, открывающими каждый значимый этап прогресса телевизоров, приводящий к качественному улучшению имеющегося или расширению существующего функционала. Итак, самый первый…

Механический телевизор

Таким можно считать устройство, изготовленное П. Нипковым в 84-ом году 19-го века и состоящее из плоского круга, на который были нанесены в некоем порядке отверстия. Они служили для пропускания светового потока, импульсы которого выполняли функцию информационного потока, управляющего после преобразования приемником изображением на экране.

Диск Нипкова

Диск Нипкова

Развитие этой технологии реализовалось в оптимизировании системы визуализации, благодаря чему удалось существенно повысить четкость границ и плавность движений. Решение заключалось в использовании нескольких «дисков Нипкова» и одного или нескольких проекторов. Автором этой технологии стал Дж. Бэрд, основавший бренд Baird, который занимал монопольное положение на рынке телевизоров до конца первой трети 20-го века.

Джон Лоуги Бэрд

Джон Лоуги Бэрд

Электронный телевизор

Устройство, которое с уверенностью можно назвать телевизором (т. е. выполняющим все положенные ему базовые функции) электронного типа, появилось в 36-ом году 20-го века – оно сконструировано В. Зворыкиным при поддержке RCA. Основным его компонентом можно назвать кинескоп, который был создан в самом конце 19-го века немцем К. Брауном.

Карл Фердинанд Браун

Карл Фердинанд Браун

Созданный Зворыкиным телевизор был опытным экземпляром, после которого был налажен серийный выпуск продукции для бытового использования. Наладить производственный процесс удалось к 39-му году на модели RCS TT-5. При диагонали экрана 12-13 см линейные размеры корпуса были в разы больше.

Телевизор RCA-TT5

Телевизор RCA-TT5

Электронными такие телевизоры считались по двум причинам:

  1. в них использовались электронные, электрические и электротехнические компоненты (т. е. требующие для своей работы электричества) – электронные лампы, трансформаторы, транзисторы, микросхемы и т. д.;
  2. формирование изображения на экране осуществлялось пучком электронов, испускаемым электронной пушкой кинескопа, который являлся характерной особенностью таких телевизионных приемников (о нем подробнее ниже).

Эволюция кинескопа

Эта деталь долгое время оставалась незаменимой для телевизоров, но не смогла конкурировать с микроэлектронной техникой. Именно с ее изобретения и стало возможным создание телевидения. Она представляет собой стеклянную герметичную пустотелую колбу с прямоугольным основанием, в горлышко которой вставлена электронно-лучевая пушка. ЭЛП способна испускать пучок электронов определенной мощности в заданном направлении.

Эволюция кинесктопа

Эволюция кинесктопа

Попадая на дно колбы кинескопа (оно является экраном), электроны вызывают свечение люминофора. Это вещество, которым покрыта внутренняя поверхность экрана, испускающее свет при бомбардировке электронами. Важным свойством электронного пучка является изменение его траектории при воздействии магнитного поля. Благодаря этому, реализация кадровой развертки стала очень простой – при помощи нескольких катушек, в которых ток изменяется пилообразно и ступенчато.

Первый действующий кинескоп был создан в начале 10-х годов 20 века Б. Розингом. На нем он смог получить устойчивое изображение картинки, которая предварительно была разложена построчно, а затем правильно собрана системой построчной развертки. А вот полноценный кинескопный телевизор создал Зворыкин, как уже писалось выше.

Советский черно-белый телевизор

Первая серийная бытовая механическая модель была изготовлена на заводе ленинградском «Коминтерн» в начале 30-х годов 20-го века. По ходу выпуска постоянно проводилось улучшение технических параметров продукции и уже в конце 30-х годов предприятие выпускало черно-белый телевизор ТК-1, считавшийся на то время прогрессивным и мощным. В результате массового приобретения населением телевизионных приемников, уже к началу 40-х годов режим постоянного телевещания был организован во всех союзных республиках.

Черно-белый телевизор ТК-1

Черно-белый телевизор ТК-1

А вот электронный советский телевизор появился только в самом конце 40-х годов и назывался он КВН. До сих пор встречаются такие КВН-49 первых выпусков еще работающие.

телевизор КВН-49

Советский телевизор КВН-49

Цветной телевизор

Первые действующие прототипы цветных телевизоров появились в начале 40-х годов 20-го века. Для них была создана специальная система цветного телевизионного вещания – «Тринископ». Для появления полноценно функционирующей серийной модели (CT-100) потребовалось более 10 лет – произошло это в середине 50-х гг. И произошло это при поддержке RCA.

RCA Model CT-100 Color Television (1954)

RCA Model CT-100 Color Television (1954)

Советский цветной телевизор

Он был представлен общественности СССР в середине 50-х годов и назывался «Радуга». Произведен он был заводом «Коминтерн», который впоследствии разработал и организовал выпуск следующих советских брендов телевизоров – «Рубин» и «Рекорд». Некоторые из модели были доступны практически каждому гражданину.

Телевизор «Радуга»

Телевизор «Радуга»

Плоский телевизор

Если под плоским понимать наружную форму экрана, то к таким телевизорам можно отнести и электронные с кинескопами «уплощенного» формата. Выпускаться они стали в конце 20-го века. Но обычно под плоским телевизором понимают такой, у которого глубина на порядок меньше, чем остальные линейные размеры.

Недостаток кинескопа – значительная глубина – устраним только до определенного предела. Поэтому для создания плоских телевизионных приемников он не подходит. А подходящим вариантом для этого стали плазменные и жидкокристаллические панели. Разработка первых началась еще в середине 60-х годов 20-го века, однако практически реализовать их выпуск в формате телевизора удалось лишь 2 десятилетия спустя, как и ЖК-телевизоры.

Первый телевизор с плоским экраном, США 1961

Телевизор с плоским экраном и возможностью записи передач для просмотра в отложенном режиме. США, выставка в Чикаго (1961)

На настоящий момент плазменные телевизоры не могут составлять конкуренцию жидкокристаллическим, в особенности после существенной модернизации технологии получения и свойств жидких кристаллов. В первых моделях применялись TFT-ЖК-панели, а затем появилась более перспективная IPS.

3D-телевизор

Такие разработки начали вестись в середине 70-х годов 20-го века и базировались они на способности жидких кристаллов формировать эффект объемности создаваемого изображения. Впервые же организовать трехмерное телевизионное вещание удалось лишь в нулевых годах 21-го века.

Отдельная ветвь развития телевизоров – голографические. В них для создания трехмерного изображения используются волновые свойства когерентных световых пусков – дифракция и интерференция. С этой целью используется система из лазеров и кристаллов с изменяемыми оптическими (преломлением, прозрачностью и др.) параметрами.

3D-телевизоры пока находятся лишь в стадии разработок, а потому на бытовом уровне практически недоступны.

Устройство телевизора

Несмотря на произошедшую эволюцию и существенное изменение внешнего вида, телевизионные приемники не перестали выполнять свои базовые функции.

А они заключаются в:

  • преобразовании радиосигналов, принятых антенной, в синхронизированный аудио-видео ряд с последующим воспроизведением звука и изображения;
  • регулировании параметров видео (контрастность, яркость и т. д.) и аудио (громкость, тембр и т. д.).

Таким образом, все устройство телевизора можно разделить на три части – радио, видео и аудио:

  • радиочасть преобразует выбранную радиочастоту в две промежуточные частоты – одна для видеосигнала, другая для аудиосигнала;
  • видеочасть преобразует промежуточную частоту видеосигнала на компоненты, которыми управляется схема построения изображения на экране;
  • аудиочасть преобразует промежуточную частоту аудиосигнала в акустический частотный диапазон, который после усиления воспроизводится динамиками.

Несложно понять, что телевизор делает телевизором видеочасть, поскольку без нее получается обычный радиоприемник. Принципов ее построения существовало огромное множество, поскольку для кодирования телевизионного сигнала применялись несколько абсолютно различных систем (PAL, NTSC, СЕКАМ и др.), а элементная база постоянно обновлялась, а периодически и полностью замещалась.

Электронные телевизоры поначалу собирались полностью из электронных ламп. Создание транзисторов и прочих нелинейных полупроводниковых приборов привело сначала к постепенному замещению ими ламп, а затем и к полному их вытеснению по соображения минимизации энергопотребления и массогабаритных параметров телевизоров.

Схема устройства электронного телевизора

Схема устройства электронного телевизора

Развитие микроэлектроники привело к изобретению микросхем, которые сначала были способны заменять единицы и десятки транзисторов, а затем миллионы различных электронных микрокомпонентов. Одновременно упростился процесс сборки телевизоров до такой степени, что ее стало возможным практически полностью автоматизировать. В результате конвейерной сборки роботами-автоматами, цена телевизоров стала очень маленькой и они стали неотъемлемой частью любой квартиры и дома.

В настоящее время телевизоры собираются в основном из микросхем, транзисторов и законченных функциональных модулей. К последним можно отнести радиочастотный и питающий узлы, в составе которых имеются микросхемы, транзисторы и пассивные компоненты (дроссели, конденсаторы, резисторы и др.).

Миниатюризация элементной базы и создание ЖК и LED панелей позволили создавать телевизоры, толщина и линейный размер экрана которых могут различаться на несколько порядков.

матрица LED-телевизора

Из чего состоит матрица LED-телевизора

Как работает телевизор

Включение кнопки питания приводит к подаче питающего напряжения на все электронные компоненты устройства. Радиочастотный блок начинает преобразование входных частот в промежуточную путем расчета их разности с частотой опорного генератора (называется гетеродином). Далее избирательный фильтр выделяет промежуточную частоту, из которой затем микросхема (или микросборка) детектора извлекает видеосигнала и аудиосигнал, модулированные каждый на своей промежуточной частоте.

Видеосигнал на промежуточной частоте попадает в видеодетектор, который извлекает из него всю закодированную информацию:

  • относительная интенсивность красного, синего, зеленого;
  • яркость;
  • сигнал конца строки и др.

В результате, для каждой точки экрана становятся определены цвет и яркость. В кинескопных телевизорах для позиционирования электронного луча использовалась система отклонения из двух групп соосных катушек, оси которых были взаимно перпендикулярны. В панелях же позиционирование происходит путем дешифровки номеров строки и столбца, для пикселя на пересечениях которых заданы цвет и яркость.

Аудиосигнал на промежуточной частоте попадает в частотный демодулятор, который преобразует его в звуковой диапазон. Затем он поступает в усилитель звуковой частоты, выход которой нагружен динамиками.

Можно выделить еще один функциональный блок, который состоит из элементов других блоков – настроечный. В него входят кнопки и регуляторы, нажатие или вращение которых приводит к изменению рабочих параметров видео- или аудиоузла – громкости, цветности, яркости и т. д.

В современном телевизоре имеется еще целый ряд дополнительных опций, для реализации которых используются программные или аппаратные средства. Например, пульт дистанционного управления – его приемный блок имеет несколько выходов, которые соединяются параллельно с дублируемыми органами управления в настроечном блоке. Команды передаются по радиоканалу или через пару «светодиод-фотоэлемент».

Пульт от телевизора

Пульт от телевизора

 

А если встроить микропроцессорный (или микрокомпьютерный) модуль, то тогда телевизор станет многофункциональным мультимедийным устройством, которое позволяет:

  • открывать веб-сайты;
  • смотреть видео в онлайн-режиме (например, в YouTube);
  • играть в игры;
  • просматривать файлы со съемных носителей и делать еще много чего полезного.

Современные перспективные направления развития телевизора

Перспективными электронными светоизлучающими компонентами для плоских телевизоров, являются люминесцентные светодиоды. Экраны на их основе называются LED и OLED.

Отличие OLED от LED телевизора

Отличие OLED от LED телевизора

 

Телевизоры с матрицей с обратной подсветкой

В них светодиоды дополняют жидкокристаллическую панель, формируя световой поток через (из-за) нее в сторону зрителя. Ограничение, связанное с такой технологией заключается в выборе компромисса между толщиной и максимальной яркостью – т. е., начиная с определенной толщины панели (порядка сантиметров), потенциально получаемая яркость и четкость изображения будет ограничена довольно низкими значениями.

Телевизоры с матрицей без обратной подсветки

Это OLED-технология (т. е. Organic LED – органический светодиод), в которой мощность светодиодных компонентов позволяет им самим проецировать на экран собственный световой поток. Поэтому применение жидких кристаллов перестает быть необходимым. Результатом этого является утончение экранной панели, а вместе с ней и корпуса телевизоров (а также неизбежное облегчение) – имеются модели с глубиной в несколько сантиметров.

Очевидным достоинством OLED-телевизоров является несущественное снижение интенсивности цветового потока с экрана даже под острым углом его распространения. Поэтому боковые зрители будут видеть так же четко и с такой же цветопередачей, как и фронтальные.

OLED-телевизор

OLED-телевизор

 

К особенности OLED-панели следует отнести дополнение стандартной RGB-палитры еще одним цветом – белым. Такое решение привело к увеличению ресурса телевизоров и сокращению поломок, связанных с экранными панелями. В настоящее время проводятся улучшения OLED-технологии по различным направлениям с целью:

  • расширения палитры визуализируемых цветов;
  • увеличения четкости границ;
  • повышения яркости;
  • улучшения различимости деталей на темных и светлых участках;
  • уменьшения времени отклика, от которого обратно напрямую зависит степень «подергивания» (т. е. отсутствия плавности) быстро движущихся границ при смене кадров.

На конец 2020-го года OLED-телевизоры были способны воспроизводить видеоряд в разрешении 8K. А теоретически они способны справиться и с HDR-видео, но проверить это сложно, поскольку контента в подобном формате еще очень мало и весит многие гигабайты.

Расширение функциональности телевизоров

Помимо базовых функций, в телевизоры постоянно пытаются внедрить вспомогательные опции, направленные на решение какой-либо цели. Самым известным дополнительным и неотъемлемой теперь модулем является система дистанционного управления, позволяющая переключать каналы, регулировать звук и производить прочие действия, не взаимодействуя физически с телевизором. Среди других опций телевизионных приемников можно отметить:

  • входы для теле- и видеосигнала в разных форматах;
  • модем для соединения и полноценной работы с интернетом;
  • программное обеспечение (операционная система), позволяющее взаимодействовать с другими цифровыми устройствами – камерами, планшетами, смартфонами, DATA-накопителями и т. д.

Современный телевизор

Современный телевизор

 

Удивляет, почему еще телевизор не скомбинировали с домашним телефоном? Просто взяли имеющийся телефонный разъем, воткнули его в соответствующее гнездо на телевизоре и все. А трубки можно покупать различные, но с одинаковым протоколом соединения.

Интересные факты про телевизоры

  • Помимо описанных выше, существует еще один тип телевизоров – проекционные. Но они скорее относятся к кинотеатральной и коммерческой технике, чем к бытовой.
  • Чаще всего в кинескопных телевизорах применяется чересстрочная кадровая развертка, которая несколько сложнее для понимания, но проще в схематичной реализации на электронных компонентах.
  • Сначала телевизоры делали преимущественно из дерева, а теперь для этого используется пластик.
  • Запатентованное название «диска Нипкова» – электронный телескоп.
  • Первая широковещательная телепередача по телефонным проводам состоялась в 1927-ом году – расстояние, на котором принимался сигнал, превысило 700 км.
  • Телеприемники на базе «диска Нипкова» в СССР выпускались как приставки к радиоприемникам (т.е. радиоблок в них отсутствовал).
  • Название серии телевизоров КВН является аббревиатурой заглавных букв фамилий создателей.
  • Первые пульты дистанционного управления имели физическое соединение с телевизором – это был провод, по которому передавались команды (впоследствии им стал радиоэфир, и соединение превратилось в привычное беспроводное).
Опубликовано: 01.01.2021 9 313