电视是如何工作的

经过:马歇尔的大脑

你了解电视背后的技术吗?乐动-软件Peter Cade / Getty Images

电视无疑是我们这个时代最有影响力的力量之一。通过一个叫做电视机电视,你可以接收新闻、体育、娱乐、信息和广告。美国人平均每天花2到5个小时看电视。

你有没有想过制造的技术乐动-软件电视可能吗?为什么会有数十个或数百个频道的全动态视频到达你的家里,而且在很多情况下都是免费的呢?你们的电视机是如何解码信号来产生图像的?新的数字电视信号改变的事情吗?如果你曾经对你的电视(或者就此而言,对你的乐动体育网站5.0电脑显示器),然后继续读下去!在本文中,我们将回答所有这些问题,甚至更多。查看下一页开始。

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电视像素和你的大脑

让我们从一个简短的笔记开始你的大脑。你的大脑有两件令人惊奇的事情使电视成为可能。通过理解这两个事实,你可以更好地了解为什么电视是这样设计的。

第一个原则是:如果你把一幅静止的图像分成一堆彩色的小点,你的大脑会把这些小点重新组合成一幅有意义的图像。这是一个不小的壮举,正如任何试图让计算机理乐动体育网站5.0解图像的研究人员会告诉你的那样。我们能看到这种情况发生的唯一方法是把这些点放大到我们的大脑无法再像这样组装它们:

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大多数人,坐得离他们的电脑屏幕这些点太大了,你的大脑无法处理。然而,如果你站在离显示器10到15英尺远的地方,你的大脑就能把图像中的点集合起来,你就能清楚地看到那就是婴儿的脸。站在一段距离后,这些点变得足够小,以便你的大脑将它们整合成可识别的图像。

电视和电脑屏幕(以及报纸和杂志的照片)都依赖于人脑中这种融合小彩色点的能力,将图片切割成数千个独立的元素。在电视或电脑屏幕上,这些点被称为像素。你的电脑屏幕的分辨率可能是800x600像素,或者1024x768像素。

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电视运动和你的大脑

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人类大脑第二个与电视有关的惊人特征是:如果你把一个移动的场景分成静止图片序列并显示静止图像快速连续,大脑会重新组装把静止的图像变成单身,移动场景。以视频中的这四帧为例:

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这些图像每一个都与下一个略有不同。如果你仔细观察婴儿的左脚(看得见的那只脚),你会看到它在这四个画面中是上升的。玩具也会向前移动。通过每秒将15帧或更多微妙的不同画面组合在一起,大脑将它们整合成一个移动的场景。每秒15秒大概是可能的最小值,如果比这更少,就会看起来很粗糙。

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当您下载并观看本节开头提供的MPEG文件时,您将看到这两个进程同时工作。你的大脑将每个图像的点融合在一起形成静止的图像,然后将单独的静止图像融合在一起形成一个移动的场景。如果没有这两种能力,我们所知道的电视是不可能的。

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阴极射线管

现在使用的一些电视依赖于一种叫做阴极射线管,或阴极射线管,展示他们的形象。液晶显示器等离子体显示是其他常见的技术。乐动-软件甚至可以用成千上万的普通60瓦来制作电视屏幕灯泡!!您可能在像足球比赛这样的户外活动中看到这样的东西。但是,让我们从CRT开始。

条款阳极阴极在电子学中用作正、负端子的同义词。例如,你可以指a的正极电池作为阳极和负端子作为阴极。

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在阴极射线管中,“阴极”是加热的丝状(不像普通灯泡中的灯丝)。加热的灯丝处于玻璃“管”内部产生的真空。“射线”是一种电子流,其自然地倒入加热的阴极进入真空中。

电子是负的。阳极是正的,所以它吸引从阴极流出的电子。在电视的阴极射线管中,电子流被聚焦阳极聚焦成紧束,然后被加速阳极加速。这束紧而高速的电子束穿过电子管中的真空,击中电子管另一端的平板屏幕。荧光屏上涂有一层荧光粉,被光束击中时会发光。

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在阴极射线管

正如你在图中所看到的,一个基本的阴极射线管并没有很多。

有一个阴极和一对(或更多)阳极。这是磷涂层屏幕。在电子管内部有一层导电涂层,用来吸收堆积在电子管屏幕端上的电子。然而,在这张图中,你看不到“操纵”光束的方法——光束总是落在屏幕中央的一个小点上。

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这就是为什么,如果你在任何电视机内看,你会发现管子包裹在电线的线圈中。在下一页上,您将获得对转向线圈的良好视图。

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电视转向线圈

下面的图片给你三种不同的观点,一个典型的集合指导线圈:

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(注意大黑色电极钩到管靠近屏幕-它是连接到内部导电涂层。)

转向线圈是简单的铜绕组(见电磁铁的工作原理关于线圈的详细信息)。这些线圈能够产生磁场在电子管内部,电子束对电场作出乐动体育网站5.0反应。一组线圈产生的磁场使电子束垂直移动,而另一组线圈则使电子束水平移动。通过控制线圈中的电压,你可以在屏幕上的任何点放置电子束。

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电视荧光粉

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电场可能会引起大量的鬼魂出没。学习电场,并找出电场与鬼魂的关系。

一个有什么物质暴露在辐射下会放射出来吗可见光。辐射可能是紫外光或一束电子。任何荧光颜色实际上都是一种荧光粉——荧光颜色吸收不可见的紫外线,并以特定颜色发出可见光。

在CRT中,磷光体涂在屏幕内部。当电子束撞击磷光体时,它使屏幕发光。在黑白屏幕中,有一个磷光体在击中时闪烁白色。在彩色屏幕中,有三个磷光体布置为点或条纹,发出红色,绿色和蓝光。还有三个电子束可以一起照亮三种不同的颜色。

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有上千种不同的荧光粉。它们的特征是发射颜色和被激发后发射持续的时间。

黑白电视信号

在黑白电视中,屏幕涂有白色荧光体,电子束将图像“涂在屏幕上,通过一次横跨磷光体的电束移动到屏幕上。要“绘制”整个屏幕,电视机内的电子电路使用磁线圈将电子束移入“光栅扫描“模式在屏幕上来回移动。光束在屏幕上从左到右画出一条线。然后它迅速飞回左边,稍微向下移动,绘制另一条水平线,以此类推。乐动体育网站5.0

在该图中,蓝线表示电子束在屏幕上从左到右“绘制”的线路,而红色虚线表示将光束返回到左侧。当光束到达底线的右侧时,它必须返回屏幕的左上角,如图中的绿线所示。乐动体育网站5.0当光束是“绘画”时,它在播放时,它熄灭,使其不会在屏幕上留下一条路径。乐动体育网站5.0术语水平追溯是用来指梁在每一行结束时回到左边,而术语纵向追溯指的是它从下往上的运动。

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随着光束从左到右绘制每条线,梁的强度被改变为在屏幕上产生不同的黑色,灰色和白色阴影。因为线条间隔紧密地间隔,你的大脑将它们集成到一个图像中。电视屏幕通常有大约480行从上到下可见。在下一节中,您将在屏幕上找到电视“绘制”这些线路的方式。

在电视屏幕上画画

标准电视使用交错乐动-软件画屏时的技巧。在这种技术中,屏乐动-软件幕每秒被绘制60次,但每帧只有一半的线条被绘制。当光束沿屏幕向下移动时,它会绘制每隔一行——例如,每一个奇数行。然后,当它下次在屏幕上向下移动时,它绘制偶数行,每次在偶数行和奇数行之间来回切换。乐动体育网站5.0整个屏幕,在两个通道中,每秒被绘制30次。另一种方法叫做交叉逐行扫描它以每秒60次的速度绘制屏幕上的每条线。大多数电脑显示器使用渐进式扫描,因为它显着减少了闪烁。

因为电子束每秒画30次所有的525条线,它每秒总共画15750条线。(有些人在电视开着的时候可以听到这种频率发出的高音。)

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当电视台想要向你的电视广播信号时,或者当你的录像机如果你想在电视上用录像带播放电影,信号需要与控制光束的电子设备啮合,以便电视能准确地描绘出电视台或录像机发送的图像。因此,电视台或录像机向电视发送一个已知的信号,该信号包含三个不同的部分:

  • 强度信息为光束绘制每条线
  • 水平回溯信号告诉电视在每一行的末尾何时将光束移回
  • Vertical-retrace信号每秒60次,使光束从右下角移动到左上角

那么这些信息是如何传输到电视上的呢?阅读下一页找出答案。

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复合视频信号

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典型的复合视频信号

包含所有这三个分量的信号——强度信息、水平折线信号和垂直折线信号——称为信号乐动体育网站5.0复合视频信号。控制器上的一种复合视频输入录像机通常是一个黄色的RCA插孔。典型的复合视频信号的一行看起来类似于本页上的图像。

水平折返信号为5微秒(图中简称“us”)脉冲在零伏特。电视内部的电子设备可以探测到这些脉冲,并利用它们触发光束的水平折返。这条线路的实际信号是0.5伏到2.0伏之间的变化波,0.5伏代表黑色,2伏代表白色。这个信号驱动电子束的强度电路。在黑白电视中,这个信号可以消耗大约3.5兆赫(MHz)的带宽,而在彩色电视中,这个信号的带宽限制是大约3.0兆赫。

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垂直回流脉冲与水平回流脉冲相似,但长度为400至500微秒。垂直折返脉冲是锯齿状的用水平回流脉冲来保持电视中的水平回流电路同步。

彩色电视屏幕

彩色电视屏幕与黑白电视屏幕有三个不同之处:

  • 有三束电子束同时在屏幕上移动。它们被命名为红、绿、蓝光束。
  • 这种屏幕不像黑白电视那样只涂了一层荧光粉。相反,屏幕上覆盖着红色、绿色和蓝色的荧光粉,排列成圆点或条纹。如果你打开电视或电脑显示器,用放大镜仔细观察屏幕,你就能看到圆点或条纹。
  • 在管的内部,非常接近磷光涂层,有一个薄薄的金属屏幕称为暗影面具。这种遮罩上穿孔有非常小的孔,这些孔与屏幕上的荧光粉点(或条纹)对齐。

当一台彩电需要产生一个红点时,它会向红色荧光粉发射红色光束。绿色和蓝色的点也是一样。为了创造一个白点,红、绿、蓝光束同时被发射——三种颜色混合在一起形成白色。为了创造一个黑点,当三束光线扫描过黑点时,乐动体育网站5.0所有的光线都被关闭。电视屏幕上的所有其他颜色都是红、绿、蓝的组合。

在下一节中,您将了解彩色电视信号。

彩色电视信号

彩色电视信号一开始看起来就像黑白信号。一个额外的色度通过将3.579545 MHz正弦波叠加到标准的黑白信号中添加信号。在水平同步脉冲之后,添加了3.579545 MHz Sine Wave的八个周期作为a颜色爆发

遵循这八个周期,a乐动体育网站5.0相移在色度信号中指示要显示的颜色。信号的振幅决定了饱和度。以下是颜色和相位之间的关系:

  • 爆发= 0度
  • 黄色= 15度
  • 红色= 75度
  • 洋红= 135度
  • 蓝= 195度
  • 青色= 255度
  • 绿色= 315度

黑白电视滤掉并忽略色度信号。彩色电视将它从信号中挑出来,并与正常强度的信号一起解码,以确定如何调制这三种颜色的光束。乐动体育网站5.0

电视广播

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复合视频信号被幅度调制到适当的频率,然后声音是频率调制的(+/- 25 kHz)作为单独的信号。乐动体育网站5.0

现在你熟悉了一个标准的复合视频信号。注意,我们没有提到声音。如果你的录像机有一个黄色的合成视频插孔,你可能会注意到旁边有单独的声音插孔。在模拟电视中,声音和视频是完全分开的。

你可能熟悉五种接收信号的方法:

  • 通过天线接收的广播节目
  • 录像机DVD播放机连接到天线终端
  • 有线电视到达连接到天线终端的机顶盒
  • 大型(6到12英尺)碟形卫星天线,安装在与天线终端相连的机顶盒中
  • 小(1至2英尺)卫星电视天线到达连接到天线终端的机顶盒

前四个信号使用标准NTSC.前几节描述的模拟波形。首先,让我们看看正常的广播信号是如何到达你家的。

如上所述,一个典型的电视信号需要4mhz的带宽。当你加入声音的时候,一种叫做残留边带和很小的缓冲空间,电视信号需要6mhz的带宽。乐动体育网站5.0因此,FCC分配了三个频段的频率无线电频谱,切成6-MHz的片,以适应电视频道:

  • 54到88 MHz的通道2到6
  • 174至216 MHz,用于7到13
  • 470至890mhz的超高频频道14至83

可以在任何可用频道上广播前一节中描述的复合电视信号。复合视频信号被幅度调制到适当的频率,然后声音是频率调制的(+/- 25 kHz)作为单独的信号。乐动体育网站5.0

在视频载体的左侧是痕迹下边带(0.75MHz),右侧是全上边带(4MHz)。乐动体育网站5.0声音信号以5.75 MHz为中心。作为示例,在信道2上发送的乐动体育网站5.0程序在55.25MHz处具有55.25MHz的视频载波,其声载波处为59.75MHz。电视中的调谐器,当调谐到通道2时,从中提取复合视频信号和声音信号无线电波然后传送到天线上。

VCR和有线信号

录象机基本上都是他们自己的小电视台几乎所有的录像机背面都有一个开关,可以让你选择第3或第4频道。的录像包含一个复合视频信号和一个单独的声音信号。VCR内部有一个电路,从磁带上取下视频和声音信号,把它们转换成一个信号,对电视来说,就像第三或第四频道的广播信号。

的电缆有线电视包含在电缆上传输的大量频道。你的有线电视提供商可以简单地将不同的有线电视节目调制到所有正常频率上,然后通过有线电视传输到你的家里;然后,你的电视调谐器就会接受信号,你就不需要有线电视盒。不幸的是,这种方法会使盗窃有线电视服务变得非常容易,信号就是这样编码以有趣的方式。机顶盒是解码器。您可以在其上选择频道,它会对右信号进行解码,然后对VCR执行相同的操作将信号发送到电视在通道3或4上。

卫星电视信号

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小菜卫星系统
照片由DirecTV

大盘卫星天线接收发射到地球的未编码或编码信号卫星。首先,您将菜指向特定的卫星,然后选择它正在发送的特定频道。乐动体育网站5.0机顶盒接收信号,如有必要,解码它,然后将其发送到通道3或4。

小盘卫星系统是数字。电视节目是编码的mpeg - 2格式化并传输到地球。机顶盒对解码MPEG-2进行大量工作,然后将其转换为标准的模拟电视信号,并在通道3或4上将其发送到电视。查看卫星电视的工作原理了解更多。

数字电视

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索尼Wega 42" XBR等离子电视内置高清电视调谐器
照片提供索尼电子

最近的话题是数字电视乐动体育网站5.0,也被称为数字电视高清电视(高清电视)。数字电视使用MPEG-2编码,就像卫星系统做,但数字电视允许多种新的,更大的屏幕格式。

的格式包括:

  • 480便士- 640x480像素渐进
  • 720便士- 1280x720像素渐进
  • 1080年,我- 1920x1080像素交错
  • 1080便士- 1920x1080像素渐进式

一个数字电视解码MPEG-2信号,并显示它就像一个计算机显示器,给它难以置信的分辨率和稳定性。还有各种各样的机顶盒,可以解码数字信号,并将其转换为模拟信号,以便在普通电视上显示。欲了解更多信息,请查看数字电视的工作原理

显示器和电视

你的电脑可能有一个“VGA Monitor.“它看起来很像电视,但更小,像素更高,屏幕更清晰。”显示器中的阴极射线管(CRT)和电子器件比电视所要求的要精确得多;计算机显示器需要更高的分辨率。此外,VGA显示器上的插头不接受复合信号——VGA插头将所有信号分离出来,以便显示器能够更精确地解释它们。这是一个典型的VGA接口:

  • pin 1 -红色视频
  • pin 2 -绿色视频
  • 引脚3 -蓝色视频
  • 引脚4 -接地
  • PIN 5 - 自检
  • 针6 -红色底色
  • 针7 -绿色地面
  • 别针8 - 蓝色地面
  • 销9 - 没有引脚
  • 引脚10 -数字接地
  • 销11 - 保留
  • 引脚12 -预留
  • 引脚13 -水平同步
  • 引脚14 -垂直同步
  • 引脚15 -预留

从表中可以看出,三束信号以及水平和垂直同步信号都是分开传输的。看到电脑如何监视工作获取详细信息。

想了解更多关于电视、展示类型和相关主题的信息,请查看下一页的链接。

电视常见问题

买电视最便宜的地方在哪里?
沃尔玛(Walmart)和百思买(Best Buy)似乎发布了最多的电视优惠,两家零售商都以提供大减价而闻名。如果你已经知道自己想要什么,并且愿意跳过去商店查看展示的电视,亚马逊也是一个获得一些交易的好地方。
2021年最好买什么电视?
每台电视都有优缺点。即使是最好的电视也至少有一个缺点——你可能要为顶级技术支付高昂的价格。然而,目前最好的电视包括Vizio m系列量子电视和索尼的Bravia X900H系列。乐动-软件OLED(有机发光二极管)显示器并不常见,而且非常昂贵,但如果你愿意挥霍一下,可以看看LG的OLED CX系列和三星的Q900TS。
买电视最便宜的时间是什么时候?
黑色星期五,也就是美国感恩节后的星期五,电视的某些折扣幅度最大。但第二好的成交时间是超级碗(Super Bowl)的前几周,超级碗总是在2月的第一个周日举行。