Технология телевидения развивалась с первых дней с использованием механической системы, изобретенной Полом Готлибом Нипковым в 1884 году. Каждая телевизионная система работает по принципу сканирования, впервые реализованному в вращающемся дисковом сканере Нипкова. Это превращает двумерное изображение во временную последовательность сигналов, которые представляют яркость и цвет каждого различимого элемента изображения. Повторяя двумерное изображение достаточно быстро, можно также передать впечатление движения. Для того чтобы принимающее устройство могло восстановить изображение, в сигнал включается информация о синхронизации, позволяющая правильно разместить каждую строку в изображении и определить, когда было передано полное изображение и должно следовать новое изображение.
В то время как механически сканирующие системы использовались экспериментально, телевидение как средство массовой информации стало практичным благодаря развитию электронных камерных трубок и дисплеев. К началу 21-го века стало технически возможным заменить аналоговые сигналы для телевизионного вещания цифровыми сигналами. Многие телезрители больше не используют антенну для приема эфирных передач, полагаясь вместо этого на кабельные телевизионные системы. Они все больше интегрируются с телефонными и интернет-услугами.
Элементами простой системы вещательного телевидения являются:
Практические телевизионные системы включают оборудование для выбора различных источников изображения, смешивания изображений из нескольких источников одновременно, вставки предварительно записанных видеосигналов, синхронизации сигналов из многих источников и прямой генерации изображения компьютером для таких целей, как идентификация станции. Объект для размещения такого оборудования, а также предоставление пространства для сцен, декораций, офисов и т. д. называется телевизионной студией и может располагаться на расстоянии многих миль от передатчика . Связь между студией и передатчиком осуществляется через выделенный кабель или радиосистему .
Телевизионные сигналы изначально передавались исключительно через наземные передатчики. Качество приема сильно различалось, в значительной степени завися от местоположения и типа принимающей антенны. Это привело к распространению больших антенн на крышах для улучшения приема в 1960-х годах, заменяющих антенны-диполи или антенны типа «кроличьи уши», которые, однако, оставались популярными. Антенные роторы , серводвигатели с управлением от приставки, на которых крепится мачта антенны, позволяющие вращать антенну таким образом, чтобы она указывала на нужный передатчик, также стали популярными.
В большинстве городов сегодня провайдеры кабельного телевидения доставляют сигналы по коаксиальным или оптоволоконным кабелям за плату. Сигналы также могут доставляться по радио со спутников на геосинхронной орбите и приниматься параболическими антеннами-тарелками , которые сравнительно велики для аналоговых сигналов, но гораздо меньше для цифровых . Как и провайдеры кабельного телевидения, провайдеры спутникового телевидения также требуют плату, часто меньшую, чем кабельные системы. Доступность и удобство цифрового спутникового приема привели к распространению небольших антенн-тарелок снаружи многих домов и квартир.
Цифровые системы могут быть включены в любом месте цепи для обеспечения лучшего качества передачи изображения, сокращения полосы пропускания передачи , специальных эффектов или защиты передачи от приема не абонентами. Сегодня в доме может быть выбор приема аналогового или HDTV по воздуху, аналогового или цифрового кабеля с HDTV от кабельной телевизионной компании по коаксиальному кабелю или даже от телефонной компании по оптоволоконным линиям. В дороге телевидение можно принимать на карманные телевизоры, записывать на пленку или цифровые медиаплееры или воспроизводить на беспроводных телефонах (мобильных или «сотовых» телефонах) через высокоскоростное или «широкополосное» интернет-соединение .
В настоящее время в современных телевизорах используются несколько видов видеодисплеев:
У каждого есть свои плюсы и минусы. У проекционных и плазменных дисплеев широкий угол обзора (почти 180 градусов), поэтому они могут быть лучшими для домашнего кинотеатра с широким расположением сидений. Экраны обратной проекции плохо работают при дневном свете или в хорошо освещенных помещениях, поэтому подходят только для темных зон просмотра.
Разрешение дисплея — это количество пикселей в одной строке на данном экране. До 2000 года горизонтальные линии разрешения были стандартным методом измерения для аналогового видео. Например, видеомагнитофон VHS можно описать как имеющий 250 линий разрешения, измеренных по окружности, описанной в центре экрана (приблизительно 440 пикселей от края до края). В случае аналоговых сигналов количество вертикальных линий и частота кадров прямо пропорциональны полосе пропускания передаваемого сигнала.
Типичное разрешение 720×480 или 720x576 означает, что телевизионный дисплей имеет 720 пикселей по горизонтали и 480 или 576 пикселей по вертикальной оси. Чем выше разрешение на указанном дисплее, тем четче изображение. Коэффициент контрастности — это измерение диапазона между самыми светлыми и самыми темными точками на экране.
Чем выше коэффициент контрастности, тем лучше выглядит изображение с точки зрения насыщенности, глубины и детализации теней . Яркость изображения измеряет, насколько яркими и впечатляющими являются цвета. Измеряется в канделах на квадратный метр (кд/м 2 ).
С другой стороны, так называемые элементы управления яркостью и контрастностью на телевизорах и мониторах традиционно используются для управления различными аспектами отображения изображения. Элемент управления яркостью смещает уровень черного, влияя на интенсивность или яркость изображения, в то время как элемент управления контрастностью регулирует диапазон контрастности изображения. [1]
В зависимости от страны, телевизоры работают на разных диапазонах. Обычно используются сигналы VHF и UHF в диапазонах III–V. Более низкие частоты не имеют достаточной полосы пропускания для телевидения.
Страны с частотой сети электропередач 60 Гц используют частоту кадров, очень близкую к 30 в секунду, в то время как регионы с частотой 50 Гц используют 25 кадров в секунду. Эти частоты были выбраны для минимизации искажений изображений, которые могут быть получены в аналоговых приемниках. Для заданной частоты кадров аналоговый сигнал с 400 строками на кадр будет использовать меньшую полосу пропускания, чем сигнал с 600 или 800 строками на кадр. Более высокая полоса пропускания усложняет конструкцию приемника, требует использования более высоких радиочастот и может ограничить количество каналов, которые могут быть выделены в данной области; те же радиочастоты, которые полезны для телевидения, также пользуются большим спросом для других служб, таких как авиация, наземная мобильная радиосвязь и мобильные телефоны.
Хотя BBC изначально использовала диапазон I VHF на частоте 45 МГц, эта частота (в Великобритании) больше не используется для этой цели. Диапазон II используется для радиопередач FM. Более высокие частоты ведут себя скорее как свет и не проникают сквозь здания или не огибают препятствия достаточно хорошо, чтобы их можно было использовать в обычной системе вещательного телевидения, поэтому они, как правило, используются только для MMDS и спутникового телевидения , которое использует частоты от 2 до 12 ГГц. Телевизионные системы в большинстве стран ретранслируют видео как сигнал AM ( амплитудно-модуляционный ), а звук как сигнал FM ( частотно-модуляционный ). Исключением является Франция, где звук — это AM.
Соотношение сторон относится к соотношению горизонтальных и вертикальных размеров телевизионного изображения. Механически сканируемое телевидение, впервые продемонстрированное Джоном Логи Бэрдом в 1926 году, использовало вертикальное соотношение сторон 7:3, ориентированное на голову и плечи одного человека крупным планом.
Большинство ранних электронных телевизионных систем, начиная с середины 1930-х годов, использовали то же соотношение сторон 4:3, которое было выбрано для соответствия соотношению сторон Academy Ratio, используемому в кинофильмах того времени. Это соотношение также было достаточно квадратным, чтобы его было удобно просматривать на круглых электронно-лучевых трубках (ЭЛТ), которые были всем, что можно было производить с учетом производственной технологии того времени. (Сегодняшняя технология ЭЛТ позволяет производить гораздо более широкие трубки, а технологии с плоским экраном, которые становятся все более популярными, вообще не имеют технических ограничений по соотношению сторон.) Телевизионная служба BBC использовала более квадратное соотношение сторон 5:4 с 1936 по 3 апреля 1950 года, когда она также перешла на соотношение сторон 4:3. Это не представляло существенных проблем, поскольку большинство телевизоров в то время использовали круглые трубки, которые легко настраивались на соотношение сторон 4:3 при изменении передач.
В начале 1950-х годов киностудии перешли на широкоэкранные форматы, такие как CinemaScope, в попытке дистанцировать свою продукцию от телевидения. Хотя изначально это было просто трюком , широкоэкранный формат по-прежнему является предпочтительным сегодня, а фильмы с форматом 4:3 встречаются редко.
Однако различные телевизионные системы изначально не были разработаны для совместимости с пленкой. Традиционные узкоэкранные фильмы проецируются на телевизионную камеру либо так, чтобы верхние части экранов выстраивались в линию, чтобы показать черты лица, либо, для фильмов с субтитрами, нижние. Это означает, что отснятые газеты или длинные титры, заполняющие экран для пояснений, обрезаются с каждого конца. Аналогично, в то время как частота кадров звуковых фильмов составляет 24 в секунду, частота сканирования экрана NTSC составляет 29,97 Гц (в секунду), что требует сложного графика сканирования. Частота PAL и SECAM составляет 50 Гц, что означает, что фильмы укорачиваются (и звук фальшивит) путем сканирования каждого кадра дважды по 25 в секунду.
Переход на цифровые телевизионные системы был использован как возможность изменить стандартный формат телевизионного изображения со старого соотношения 4:3 (1,33:1) на соотношение сторон 16:9 (приблизительно 1,78:1). Это позволяет телевидению приблизиться к соотношению сторон современных широкоэкранных фильмов , которое варьируется от 1,66:1 до 1,85:1 и до 2,35:1. Существует два метода передачи широкоэкранного контента, наиболее распространенный из которых использует так называемый анаморфный широкоэкранный формат. Этот формат очень похож на технику, используемую для размещения широкоэкранного кадра фильма в кадре 35-мм пленки 1,33:1. Изображение сжимается по горизонтали при записи, а затем снова расширяется при воспроизведении. Анаморфный широкоэкранный формат 16:9 был впервые представлен через европейское телевизионное вещание PALplus , а затем позже на «широкоэкранных» лазерных дисках и DVD ; система ATSC HDTV использует прямой широкоэкранный формат, без горизонтального сжатия или расширения.
Недавно «широкоэкранный» распространился из телевидения в компьютерную сферу, где и настольные компьютеры , и ноутбуки обычно оснащены широкоэкранными дисплеями. Есть некоторые жалобы на искажения соотношения сторон изображения фильма из-за того, что некоторые программы воспроизведения DVD не учитывают соотношение сторон; но это может стихнуть по мере развития программного обеспечения воспроизведения DVD. Кроме того, широкоэкранные дисплеи компьютеров и ноутбуков имеют соотношение сторон 16:10 как по физическим размерам, так и по количеству пикселей, а не 16:9, как у потребительских телевизоров, что приводит к дальнейшей сложности. Это стало результатом предположения инженеров по широкоэкранным дисплеям, что люди, просматривающие контент 16:9 на своих компьютерах, предпочли бы, чтобы область экрана была зарезервирована для элементов управления воспроизведением, субтитров или панели задач, а не для просмотра контента на весь экран.
Изменение соотношения сторон в телевизионной индустрии не обходится без трудностей и может представлять собой значительную проблему.
Отображение широкоэкранного (прямоугольного) изображения на дисплее с обычным соотношением сторон (квадратном или 4:3) может выглядеть следующим образом:
Изображение обычного формата (квадратное или 4:3) на широкоэкранном дисплее (прямоугольном с удлиненным горизонтом) может отображаться:
Обычный компромисс — снимать или создавать материал с соотношением сторон 14:9 и терять часть изображения с каждой стороны для представления 4:3 и часть изображения сверху и снизу для представления 16:9. В последние годы кинематографический процесс, известный как Super 35 (отстаиваемый Джеймсом Кэмероном ), использовался для съемок ряда крупных фильмов, таких как «Титаник» , «Блондинка в законе» , «Остин Пауэрс » и «Крадущийся тигр, затаившийся дракон» . Этот процесс приводит к получению негатива камеры, который затем можно использовать для создания как широкоэкранных театральных отпечатков, так и стандартных « полноэкранных » релизов для телевидения/VHS/DVD, которые позволяют избежать необходимости « почтового ящика » или серьезной потери информации, вызванной обычной обрезкой с помощью панорамирования и сканирования .
В Северной Америке основные стандарты сигнала с 1941 года были достаточно совместимы в 2007 году, чтобы даже самые старые монохромные телевизоры могли принимать цветные передачи. Однако Конгресс США принял закон, который требовал прекращения всех обычных телевизионных вещательных сигналов к февралю 2009 года. После этой даты все телевизоры стандарта NTSC с аналоговыми тюнерами отключались, если только они не были оснащены цифровым тюнером ATSC . Цифровые каналы занимают тот же спектр, что и аналоговые каналы. Часть спектра, ранее занимаемая каналами с самыми высокими номерами, была продана с аукциона Федеральной комиссией по связи США для других целей.
Ожидается, что PAL и SECAM не будут транслироваться в Европе и Евразии к середине 2020-х годов. У PAL-M могут быть схожие сроки вывода из эксплуатации.
ЕС рекомендовал странам-членам перейти с аналогового на цифровое вещание к 1 января 2012 года. [2] Люксембург и Нидерланды уже завершили свое закрытие в 2006 году, а Финляндия и Швеция прекратили аналоговое вещание в 2007 году.
Британия начала цифровое вещание в октябре 2007 года. В 2 часа ночи в среду 17 октября 2007 года передатчик BBC2, покрывающий районы Уайтхейвен и Коупленд (северо-запад Англии), был отключен. Оставшиеся четыре аналоговых канала вскоре прекратили вещание. Первоначальные пять каналов теперь доступны только в цифровом формате, наряду с другими дополнительными бесплатными каналами
На заре телевидения корпуса изготавливались из древесного волокна (часто имитированного, особенно в более поздние годы), однако они вышли из моды в 1980-х годах. Вплоть до конца 1970-х годов были распространены консольные телевизоры/Hi Fi. Это были большие (около 6 футов в ширину и 4 фута в высоту) деревянные корпуса, в которых находились телевизор, колонки, радио и проигрыватель .