[hamo81]

كيف يعمل التلفزيون

Television

يعتبر التلفزيون واحد من أهم القوى المؤثرة في العصر الحالي حيث يمكنك من خلالهمعرفة الأخبار السياسية والأوضاع الاقتصادية وأخبار الرياضة والطقس أو قدتستخدمه للتسلية ومشاهدة البرامج الترفيهية فقد وجد انه في المتوسط يقضي الناس مابين ساعتين إلى خمس في مشاهدة التلفزيون كل يوم. هل فكرت يوما في التكنولوجيا التيأنتجت مثل هذا الجهاز وكيف يمكن لمئات من القنوات أن تصل لبيتك تحمل أحداثاكاملة الحركة والصوت وغالبا مجانا؟ ما هي الإشارة التي تبثها محطات الإرسال وكيفيستقبلها جهازك و يفك شيفرتها ليحولها إلى صورة متحركة؟ إن كنت تساءلت يوما حول كلهذا أو حتى حول شاشة كمبيوترك قد تجد هنا تفسيرا.

لنبدأ ببعض الملاحظاتالسريعة حول عمل الدماغ في رؤية الصور المتحركة حيث ان هناك حقيقتين للدماغ انبثقت منهما فكرة عملالتلفزيون. لنفترض انك تشاهد جزء من فيلم على شاشة التلفزيون أو شاشة الكمبيوتر ولنفترض ان جزء من هذا المشهد هو المبين في الشكل 1.

شكل 1 يبين على اليمين صورة لمشهد فيديو يعرض على شاشة التلفزيون، وعلى اليسار تكبير لجزء من الصورة

الحقيقة الثانية المرتبطة بعلاقة التلفزيون مع الدماغ هي أنك إذا قسمت أي مشهد متحرك إلى مجموعة متتابعة من الصور الثابتة ثمعرضت هذه الصور في تتابع سريع جدا سيقوم الدماغ بتجميعها ليعيد تكوين المشهدالمتحرك.
على سبيل المثال لو قمت بالتحكم بجهاز الفيديو ليعرض المشهد ببطء شديد جداً فإنك تلاحظأن كل مشهد يختلف عن المشهد التالي اختلافا طفيفا وعند تحريك هذه المشاهد بسرعة مناسبة لتصل الى 15 اطار في الثانية فإن الدماغ سيقوم بتجميعها ليكون منها مشهد متحرك.لاحظ أن 15 اطار في الثانية هو الحد الأدنى المقبول حيث إن اقل من ذلك سيكون عرض الفيلم متقطع.

عندماتشاهد التلفزيون فإن هاتين العمليتينتحدثان معا حيث يقوم دماغك بتجميع النقاط المختلفة لكل صورة ثابتة ليكون منها صورة كاملةثم يقوم بتجميع الصور الثابتة المتلاحقة ليكون منها مشهد متحرك. بدون هاتانالحقيقتان ما كان ليكون هناك تلفزيون بالشكل الذي نعرفه الآن. ولنتعرف الآن على فكرة عمل التلفزيون.

أنبوبة أشعة المهبط cathode ray tube

الشكل 2 يوضح مكونات انبوبة أشعة المهبط

إذا نظرت إلى أنبوبة أشعة المهبط في تركيبهاالأساسي الموضح بالرسم في الشكل 3 ستجد أنها لا تحتوي على أي وسيلة لتوجيه الالكتروناتفالشعاع دائما سيسقط على نقطة صغيرة في منتصف الشاشة. لهذا السبب تلاحظ إن أنبوبأشعة الكاثود المستخدم في أجهزة التلفزيون يكون دائما ملفوف بملفات نحاسية كما هوواضح في الصورة المقابلة. عندما يمر تيار كهربي في الملفات النحاسية يتولد عنه مجال مغناطيسييمكنه أن يوجه شعاع الالكترونات حسب اتجاه و شدة التيار المار به.

شكل 3 صورة لاجزاء انبوبة اشعة المهبط موضح بها الملفات النحاسية التي تولد المجال المغناطيسي

يوجد دائمامجوعتين من الملفات المجموعة الأولى تتحكم في المسار الأفقي لشعاع الالكترونات ويكون مصدر التيار الذي يغذي هذا الملف النحاسي هو الشعاع الكهرومغناطيسي المرسل من محطة الإرسال ويحمل خصائص الصورة وعندما يستطدم بالهوائي (antenna) يتحول إلى إشارة كهربية تغذي الملف النحاسي. والمجموعة الثانية تتحكم بمساره الرأسيوهيإشارة كهربية على شكل سن المنشار ويتحكم بها دائرة الكترونية في جهازالتلفزيون.

التلفزيون الأبيض و الأسود

الشكل 4 مسار الشعاع الإلكتروني لمسح شاشة التلفزيون لرسم الصورة.

عندما يتحرك الشعاع من اليسارإلى اليمين تتغير شدته تبعا للصورة التي يرسمها بحيث تنتج عنه حين يسقط على الشاشةنقاط متباينة من الأسود للأبيض مرورا بالرمادي ولأن هذه النقاط صغيرة ومتقاربةجدا يقوم الدماغ بتجميعها ليكون منها صورة كاملة. غالبا ما تحتوي شاشة التلفزيونعلى 480 خط من الأعلى للأسفل.
التلفزيونات العادية تستخدم تقنية تسمى interlacing لمسح الشاشة حيث يمسح شعاع الالكترونات الشاشة 60 مرة في الثانية ولكنه يمر فقط بنصف الخطوط في كل مرة فمثلا يقطع الخطوط الفردية من أعلى الشاشةلأسفلها إلى أن ينتهي يعود للأعلى ليمر بالخطوط الزوجية و بالتالي فان كل خط يرسم 30 مرة كل ثانية.
التقنية البديلة لذلك هي progressive scanning و فيها يرسم كلخط من خطوط الشاشة 60 مرة في الثانية و هي الأكثر استخداما في شاشات الكمبيوترلأنها تقلل الاضطراب.
عندما تبث محطة الإرسال إشارة تلفزيونية لجهازك أو عندماتعرض فيلم من شريط فيديو فلابد للإشارة أن تشبك بالدوائر الالكترونية التي تتحكمبشعاع الالكترونات حتى يستطيع إن يرسم على الشاشة بدقة الصور التي تأتي من محطةالإرسال أو جهاز الفيديو. وهذا يعني أن الإشارة التي تصل لتلفزيونك لابد أن تحتويعلى ثلاث أجزاء مختلفة:
Intensity information معلومات تتحكم بشدة شعاعالالكترونات إثناء رسمه للخطوط عبر الشاشة من اليسار لليمين.
horizontal-retrace signal وهي التي تحدد الزمن الذي يجب عنده أن يعود الشعاعلليسار من جديد عند نهاية كل خط.
vertical-retrace signal وهي إشارات ترسل 60 مرة في الثانية لتحرك الشعاع من الزاوية السفلية اليمنى للزاوية العلويةاليسرى.

الشكل 5 اجزاء اشارة التلفزيون المرسلة

الإشارة التي تحتوي على هذه المعلومات الثلاث تسمى composite video signal وهي كما بالشكل 5 حيث تكون horizontal-retrace signal عبارة عن ومضات مدتها 5 ميكرثانية بفرق جهد مقداره صفر حيث تلتقطها الالكترونيات داخل التلفزيون وتستخدما للتحكم في حركة شعاع الالكترونات إثناء عودته عند نهاية كل خط. بينماالإشارة الأصلية التي تتحكم بشدة شعاع الالكترونات إثناء رسمه لكل خط هي عبارة عنموجات تتغير ما بين 0.5 فولت إلى 2 فولت حيث يمثل 0.5 فولت اللون الأسود بينما 2فولت تمثل اللون الأبيض. vertical-retrace signal هي ومضات مشابهة لتلك التي تتحكمبالمسار الأفقي و لكن مدتها تكون ما بين إلى 400 إلى 500 ميكروثانية.

التلفزيون الملون
تختلف شاشة التلفزيون الملون عن شاشة التلفزيون الأبيض والأسود في ثلاث أشياء هي على النحو التالي:

(1) بدلا من شعاع الالكترونات الواحد يوجد ثلاث أشعة تقطع الشاشةفي آن واحد و هي الشعاع الأحمر والأخضر والأزرق. وهي الألوان الأساسية والتي تختصر بـRGB
(2) الشاشة ليست مطلية بطبقةواحدة من الفسفور وإنما مغطاة بقطاعات أو نقاط من الألوان الأحمر والأزرق والأخضر كما في الشكل 6.

الشكل 6 يوضح طبقة الفسفور المكونة من الالوان الاساسية الثلاثة الأحمر والأخضر والأزرق

شكل 7 فكرة عمل قناع الظل لاظهار الالوان في التلفزيون الملون

تختلف الإشارة التلفزيونية الملونة عن تلك المرسلة للتلفزيون الأبيض والأسود في أنها تحمل إشارة تشبع ضوئي الchrominance signal تنتج عن تحميل موجةجيبية ترددها 3.579545 ميجاهيرتز على إشارة التلفزيون الأبيض و الأسود الأصلية. هناتضاف ثمان دورات من هذه الموجة مباشرة بعد الإشارة الخاصة بتزامن المسح الأفقي والعمودي لشعاع الالكترونات و تكون هي مصدر اللون في الإشارة التلفزيونية حيث عندنهاية الدورة الثامنة تحدد اللون بمعرفة طور الموجة بينما درجة اللون تتحدد من شدةالموجة. الشكل 8 يوضح الاشارة التلفزيونية الملونة المرسلة.

شكل 8 يوضح الاشارة التلفزيونية الملونة المرسلة

بينما يتخلصالتلفزيون الأبيض و الأسود من هذه الإشارة فان التلفزيون الملون يلتقطها ويفكشيفرتها ويضيفها إلى الإشارة الأصلية المشتركة بينه وبين التلفزيون الأبيض والأسود والتي تتحكم بشدة شعاع الالكترونات.

مصادر الإشارة التلفزيونية
الآن بعد أن تعرفت على تركيب التلفزيون و عرفت مما تتكون الإشارةالتلفزيونية نكون قد وصلنا للجزء الأخير والذي سنتحدث فيه فقط عن الطرق المختلفةالتي تصل بها الإشارة التلفزيونية إلى جهازك والتي غالبا ما تعرفها و هي :
الهوائي العادي أو ما يعرف باسم الانتينا و الذي يستقبل البث التلفزيوني من المحطاتالتقليدية.

جهاز الفيديو
هذا في حالةاستقبال الإشارة من خلال محطة بث عادية لكن لو كنت ستشاهد البرنامج عن شريط فيديوفان جهاز الفيديو يحتوي على دائرة الكترونية تقوم بتحويل الإشارات الخاصة بالصورة والصوت المحفوظة على الشريط إلى إشارات مماثلة لتلك التي ترسلها محطات الإرسال ولكنها فقط تكون مناسبة لواحد من قنوات التلفزيون.
تلفزيون الكوابل وتصل إليه إشارات تلفزيونيةعن طريق الكوابل إلىجهاز الرسيفر ليفك شيفرتها و تذهب إلى مدخل الانتينا التقليديبعد ذلك.
في تلفزيون الكوابل يكون هناكعدد كبير جدا من القنوات التي تنتقل إشاراتها عبر الكابل إلى بيتك و لكن الشاراتتكون مشفرة بحيث تحتاج إلى ما يسمىجهاز الرسيفر ليفك شيفرتها ويحولها إلى إشارةتلفزيونية عادية ثم تدخل إلى جهاز تلفزيونك من خلال مدخل الهوائي العادي إلى إحدىالقنوات فقط.
Large satellite dish antennaوهي الأطباق التي تعتمد على الأقمارالصناعية وقد يصل قطرها ما بين 6-12 قدم.
في الأطباق لكبيرة المعتمدة على الأقمار الصناعية فانك في البدايةتوجه الطبق إلى احد الأقمار الصناعية ثم تختار احد القنوات التي يبثها ثم يقومجهاز الرسيفر باستقبال الإشارة ويفك شيفرتها و يحولهه لإشارة تلفزيونية عاديةتستقبلها احد محطات تلفزيونك.
Small satellite dish antennaوهيذات قطر صغير ما بين 1-2قدم
في حالة الأطباق الصغيرة فان الإشارات التلفزيونيةتشفر وتحول إلى ملفات MPEG-2 ترسل إلى الأرض حيث يقوم جهاز الرسيفر بجهد كبير لفكشيفرتها و تحويلها إلى إشارة تلفزيونية يدركها جهازك.
ربما تكون الآن قد شعرتبالملل فمشاهدة ذلك الجهاز الجميل و متابعة برامجه المسلية لم تكن بحاجة لكل هذاالجهد لفهم كيف يعمل ولكن أحيانا حين نفهم بعض الأشياء تعجبنا أكثر وربما نحبهاأكثر.

مراجع
مزيد من المعلومات تجدها في المواقع التالية:

Cable TV History
Why There's No Channel 1 on a TV
MPEG Pointers and Resources
Early Television Foundation
What types of flat-panel displays are available?
MonitorWorld.com
Plasma display
DuPont Microcircuit Materials: Flat Panel Displays
BeauReview: Plasma Displays
منقول للإفادة

[Feeling Angel]

تسلم يا عزيزى بس دا بالنسبة للتلفزيونات ال Crt
مش البلازما ولا Lcd
تقنيات شغلهم مختلفه عن دول شويه

[hamo81]

ده صحيح
الكلام كله على تلفزيونات ال
CRT (Cathod Ray Tupe)

[ناصر متولى]

بصراحة موضوع جميل

[hamo81]

شكرا يا ناصر على مرورك الكريم