Television فكرة عمل التلفزيون

Television فكرة عمل التلفزيون

يعتبر التلفزيون واحد من أهم القوى المؤثرة في العصر الحالي حيث يمكنك من خلاله معرفة الأخبار السياسية والأوضاع الاقتصادية

وأخبار الرياضة والطقس أو قد تستخدمه للتسلية ومشاهدة البرامج الترفيهية فقد وجد انه في المتوسط يقضي الناس م ا بين

ساعتين إلى خمس في مشاهدة التلفزيون آل يوم. هل فكرت يوما في التكنولوجيا التي أنتجت مثل هذا الجهاز وآيف يمكن

لمئات من القنوات أن تصل لبيتك تحمل أحداثا آاملة الحرآة والصوت وغالبا مجانا؟ ما هي الإشارة التي تبثها محطات الإرسال وآيف

يستقبلها جهازك و يفك شيفرتها ليحولها إلى صورة متحرآة؟ إن آنت تساءلت يوما حول آل هذا أو حتى حول شاشة آمبيوترك قد

تجد هنا تفسيرا.

دعنا نبدأ ببعض الملاحظات السريعة حول الدماغ حيث توجد حقيقتين مدهشتين حوله انبثقت منه ما فكرة

عمل التلفزيون. ابدأ بمشاهدة هذه اللقطات . هذه عينة من فيديو منزلي تظهر طفل يلعب . تم تشفير هذا

مما يجعل من الممكن أن تشاهده على جهاز MPEG المشهد وتحويله من لقطة فيديو إلى شكل ملف

آمبيوترك.

الحقيقة الأولى هي انك إذا قسمت صورة آاملة إلى مجموعة من النقاط الصغيرة

المتقاربة سيقوم الدماغ بإعادة تجميع هذه النقاط ليكون منها من جديد صورة ذات

معنى.

الطريقة الوحيدة التي يمكنك من خلالها أن تدرك إن هذا هو ما يحدث هو أن تبعثر

نقاط الصورة بحيث لا يستطيع الدماغ تجميعها من جديد آما في الصورة التالية . الآن

معظم الأشخاص الذين يجلسون قريبا جدا من شاشات الكمبيوتر لن يمكنهم معرفة

ماهية هذه الصورة لان النقاط آبيرة لدرجة لا يستطيع معها الدماغ تجميعها و إدراآه ا.

إذا وقفت على بعد ١٥ قدم من شاشة الكمبيوتر ستعرف إن الصورة هي لوجه

الطفل لأنك حين تبتعد تصغر النقاط بدرجة آافية لان يصبح الدماغ قادرا على إعادة

تجميعها و إدراآها.

آلا من صور التلفزيون والكمبيوتر وآذلك الصور في الصحف و المجلات تعتمد على هذه

الحقيقة. وهي قدرة الدماغ على تجميع النقاط الصغيرة الملونة فتقطع أي صورة إلى

الآلاف من النقاط الملونة هذه النقاط على شاشة الكمبيوتر أو التلفزيون تسمى

٦٠٠ بكسل x شاشة آمبيوترك قد تكون 800 (resolution) حيث أن قدرة تحليل pixel

١٠٢٤ بكسل. x أو 768

الحقيقة الثانية المرتبطة بالتلفزيون حول الدماغ هي أنك إذا قسمت أي مشهد متحرك إلى مجموعة متتابعة من الصور الثابتة

ثم عرضت هذه الصور في تتابع سريع جدا سيقوم الدماغ بتجميعها ليعيد تكوين المشهد المتحرك.

على سبيل المثال انظر إلى هذه الصور الأربعة من ذلك الفيديو المنزلي .آل صورة تختلف عن الصورة التالية اختلافا طفيفا بعرض

١٥ أو أآثر من هذه الأطر أي الصور الثابتة في الثانية الواحدة سيقوم الدماغ بتجميعها ليكون منها مشهد متحرك .لاحظ أن ١٥ هو

الحد الأدنى المقبول حيث إن اقل من ذلك سيكون مشهد متقطع.

الذي قدم لك في بداية هذا المقال ستتم هاتان العمليتان معا حيث يقوم دماغك بتجميع MPEG عندما تحمل و تشاهد ملف

النقاط المختلفة لكل صورة ثابتة ليكون منها صورة آاملة ثم يقوم بتجميع الصور الثابتة المتلاحقة ليكون منها مشهد متحرك . بدون

هاتان الحقيقتان ما آان ليكون هناك تلفزيون بالشكل الذي نعرفه الآن. لنرى الآن ما هو التلفزيون.

cathode ray tube أنبوبة أشعة المهبط

لعرض الصور والذي يتكون من (CRT) تعتمد معظم أجهزة التلفزيون المستخدمة هذه الأيام على جهاز يسمى أنبوبة أشعة المهبط

أنبوبة مفرغة من الهواء بها الكاثود والأنود والشعاع الإلكتروني والشاشة الفسفورية.

يستعمل للدلالة على الطرف السالب. في (cathode) يستخدم للدلالة على الطرف الموجب بينما المهبط (anode) مصطلح مصعد

أنبوبة أشعة المهبط يكون المهبط عبارة عن فتيل ساخن (يختلف آثيرا عما تشاهده في المصابيح (موضوع في أنبوب مفرغ من

الهواء). الشعاع هو عبارة عن قناة من الالكترونات تنطلق من المهبط المتوهج . بما أن الالكترونات تحمل شحنة سالبة فهي

تنجذب نحو المصعد لأنه موجب. في أنبوبة أشعة المهبط المستخدمة في التلفزيون تترآز الالكترونات أولا بواسطة أنود ثم تسرع

بواسطة أنود آخر. هذا الشعاع الرفيع السريع من الالكترونات يسقط على شاشة مسطحة عند الطرف الآخر للأنبوب. هذه الشاشة

مطلية بالفوسفور و الذي يتوهج عندما تصطدم به الالكترونات.

إذا نظرت إلى أنبوبة أشعة المهبط في ترآيبه ا الأساسي

الموضح بالرسم ستجد أنها لا تحتوي على أي وسيلة لتوجيه

الالكترونات فالشعاع دائما سيسقط على نقطة صغيرة في

منتصف الشاشة . لهذا السبب تلاحظ إن أنبوب أشعة الكاثود

المستخدم في أجهزة التلفزيون يكون دائما ملفوف بملفات

نحاسية آما هو واضح في الصورة المقابلة . عندما يمر تيار

آهربي في الملفات النحاسية يتولد عنه مجال مغناطيسي يمكنه

أن يوجه شعاع الالكترونات حسب اتجاه و شدة التيار المار به.

يوجد دائما مجوعتين من الملفات المجموعة الأولى تتحكم في

المسار الأفقي لشعاع الالكترونات ويكون مصدر التيار الذي يغذي

هذا الملف النحاسي هو الشعاع الكهرومغناطيسي المرسل من

يتحول إلى إشارة آهربية تغذي الملف النحاسي . و (antenna) محطة الإرسال ويحمل خصائص الصورة وعندما يستطدم بالهوائي

المجموعة الثانية تتحكم بمساره الرأسيوهي إشارة آهربية على شكل سن المنشار ويتحكم بها دائرة الكترونية في جها ز

.التلفزيون

التلفزيون الأبيض و الأسود

في التلفزيون الأبيض و الأسود تطلى الشاشة عند نهاية أنبوبة أشعة

المهبط بفسفور أبيض حيث يرسم شعاع الالكترونات الصورة المطلوبة

بتحرآه ماسحا الشاشة في خطوط حيث يقطع الشعاع الشاشة في خط

مستقيم من اليسار لليمين ثم ينتقل بسرعة لليسار مرة أخرى ليرسم

خطا جديدا من اليسار لليمين ولكن أسفل الخط السابق قليلا وهكذا إلى

أن يمسح الشاشة آلها آما هو واضح بالشكل . الخطوط الزرقاء تمثل

الخطوط التي يرسمها الشعاع على الشاشة من اليسار لليمين بينما

الخطوط الحمراء المتقطعة تمثل الشعاع عندما يعود مسرعا لليسار مرة

عندما يصل الشعاع للزاوية اليمنى أسفل horizontal retrace. أخرى

الشاشة يتحرك من جديد للزاوية اليسرى في الأعلى آما الخط الأخضر

عندما يتحرك الشعاع راسما من اليسار لليمين يكون vertical retrace.

مشتعلا ولكن حين يتحرك عائدا لليسار يكون مطفأ بحيث لا يترك أثر على

الشاشة.

عندما يتحرك الشعاع من اليسار إلى اليمين تتغير شدته تبعا للصورة التي يرسمها بحيث تنتج عنه حين يسقط على الشاشة

نقاط متباينة من الأسود للأبيض مرورا بالرمادي ولأن هذه النقاط صغيرة ومتقاربة جدا يقوم الدماغ بتجميعها ليكون منها صورة

آاملة. غالبا ما تحتوي شاشة التلفزيون على ٤٨٠ خط من الأعلى للأسفل.

لمسح الشاشة حيث يمسح شعاع الالكترونات الشاشة ٦٠ مرة في interlacing التلفزيونات العادية تستخدم تقنية تسمى

الثانية ولكنه يمر فقط بنصف الخطوط في آل مرة فمثلا يقطع الخطوط الفردية من أعلى الشاشة لأسفلها إلى أن ينتهي يعود

للأعلى ليمر بالخطوط الزوجية و بالتالي فان آل خط يرسم ٣٠ مرة آل ثانية.

و فيها يرسم آل خط من خطوط الشاشة ٦٠ مرة في الثانية و هي الأآثر progressive scanning التقنية البديلة لذلك هي

استخداما في شاشات الكمبيوتر لأنها تقلل الاضطراب.

عندما تبث محطة الإرسال إشارة تلفزيونية لجهازك أو عندم ا تعرض فيلم من شريط فيديو فلابد للإشارة أن تشبك بالدوائر

الالكترونية التي تتحكم بشعاع الالكترونات حتى يستطيع إن يرسم على الشاشة بدقة الصور التي تأتي من محطة الإرسال أو

جهاز الفيديو. وهذا يعني أن الإشارة التي تصل لتلفزيونك لابد أن تحتوي على ثلاث أجزاء مختلفة:

معلومات تتحكم بشدة شعاع الالكترونات إثناء رسمه للخطوط عبر الشاشة من اليسار لليمين. Intensity information

وهي التي تحدد الزمن الذي يجب عنده أن يعود الشعاع لليسار من جديد عند نهاية آل خط. horizontal-retrace signal

وهي إشارات ترسل ٦٠ مرة في الثانية لتحرك الشعاع من الزاوية السفلية اليمنى للزاوية العلوية vertical-retrace signal

اليسرى.

horizontal- وهي آما بالشكل حيث تكون composite video signal الإشارة التي تحتوي على هذه المعلومات الثلاث تسمى

عبارة عن ومضات مدتها ٥ ميكرثانية بفرق جهد مقداره صفر حيث تلتقطها الالكترونيات داخل التلفزيون و تستخدما retrace signal

للتحكم في حرآة شعاع الالكترونات إثناء عودته عند نهاية آل خط. بينما الإشارة الأصلية التي تتحكم بشدة شعاع الالكترونات إثناء

رسمه لكل خط هي عبارة عن موجات تتغير ما بين ٠٫٥ فولت إلى ٢ فولت حيث يمثل ٠٫٥ فولت اللون الأسود بينما ٢فولت تمثل

هي ومضات مشابهة لتلك التي تتحكم بالمسار الأفقي و لكن مدتها تكون ما بين . vertical-retrace signal اللون الأبيض

إلى ٤٠٠ إلى ٥٠٠ ميكروثانية.

التلفزيون الملون

تختلف شاشة التلفزيون الملون عن شاشة التلفزيون الأبيض و الأسود في ثلاث

أشياء هي على النحو التالي:

١) بدلا من شعاع الالكترونات الواحد يوجد ثلاث أشعة تقطع الشاشة في آن )

واحد و هي الشعاع الأحمر والأخضر والأزرق . وهي الألوان الأساسية والتي

تختصر ب RGB

٢) الشاشة ليست مطلية بطبقة واحدة من الفسفور و إنما مغطاة بقطاعات أو )

نقاط من الألوان الأحمر و الأزرق و الأخضر آما في الشكل.

بها فتحات shadow mask ٣) في داخل الأنبوب و قريبا جدا من الطلاء الفسفوري توجد شاشة معدنية رقيقة تسمى قناع الظل )

عندما يريد التلفزيون shadow mask صغيرة جدا متناسقة مع النقاط الفوسفورية على الشاشة. الشكل المرسوم يوضح فكرة عمل

إظهار اللون الأحمر فانه يوجه الشعاع الأحمر إلى النقاط الفسفورية الحمراء و آذلك يفعل في حالة اللون الأخضر أو الأزرق . اللون

الأبيض ينتج عن توجيه الأشعة الحمراء و الزرقاء و الخضراء إلى النقاط الفسفورية المقابلة في وقت واحد بينما اللون الأسود ينتج

من حجب الأشعة بكل ألوانها عن الوصول للشاشة.

chrominance تختلف الإشارة التلفزيونية الملونة عن تلك المرسلة للتلفزيون الأبيض و الأسود في أنها تحمل إشارة تشبع ضوئي ال

تنتج عن تحميل موجة جيبية ترددها ٣٫٥٧٩٥٤٥ ميجاهيرتز على إشارة التلفزيون الأبيض و الأسود الأصلية. هنا تضاف ثمان signal

دورات من هذه الموجة مباشرة بعد الإشارة الخاصة بتزامن المسح الأفقي و العمودي لشعاع الالكترونات و تكون هي مصدر اللون

في الإشارة التلفزيونية حيث عند نهاية الدورة الثامنة تحدد اللون بمعرفة طور الموجة بينما درجة اللون تتحدد من شدة الموجة.

الجدول التالي يوضح العلاقة بين اللون و الطور.

بينما يتخلص التلفزيون الأبيض و الأسود من هذه الإشارة فان التلفزيون الملون يلتقطها و يفك شيفرتها و يضيفها إلى الإشارة

الأصلية المشترآة بينه و بين التلفزيون الأبيض و الأسود و التي تتحكم بشدة شعاع الالكترونات.

مصادر الإشارة التلفزيونية

الآن بعد أن تعرفت على ترآيب التلفزيون و عرفت مما تتكون الإشارة التلفزيونية نكون قد وصلنا للجزء الأخير و الذي سنتحدث فيه

فقط عن الطرق المختلفة التي تصل بها الإشارة التلفزيونية إلى جهازك و التي غالبا ما تعرفها و هي:

الهوائي العادي أو ما يعرف باسم الانتينا و الذي يستقبل البث التلفزيوني من المحطات التقليدية.

عرض النطاق للإشارة التلفزيونية التي تحدثنا عنها هو ٤ميجاهرتز مع إضافة إشارة الصوت و ما قد يلزم تصبح ٦ميجاهرتز . فمثلا

تخصص ثلاث فرق من الترددات في طيف الراديو عرض آل منها ٦ميجاهرتز لكي تلائم قنوات التلفزيون . فترسل الإشارة FCC

لكي تحمل amplitude modulation التلفزيونية إلى بيتك عبر إي قناة حيث تكون محمولة على موجة راديو يتم تحوير سعته ا

الإشارة الصوتية .فلو آان هناك احد frequency modulation الإشارة المرئية بينما تحمل موجة أخرى يحدث لها تعديل في التردد

البرامج يبث على احد القنوات فان جهازك حين يضبط على هذه القناة سيقوم باستخلاص الموجة المرئية و المسموعة من على

الموجة الحاملة.

جهاز الفيديو

هذا في حالة استقبال الإشارة من خلال محطة بث عادية لكن لو آنت ستشاهد البرنامج عن شريط فيديو فان جهاز الفيديو يحتوي

على دائرة الكترونية تقوم بتحويل الإشارات الخاصة بالصورة و الصوت المحفوظة على الشريط إلى إشارات مماثلة لتلك التي

ترسلها محطات الإرسال و لكنها فقط تكون مناسبة لواحد من قنوات التلفزيون.

ليفك شيفرتها و تذهب إلى set-top-box تلفزيون الكوابل و تصل إليه إشارات تلفزيونية عن طريق الكوابل إلى

مدخل الانتينا التقليدي بعد ذلك.

في تلفزيون الكوابل يكون هناك عدد آبير جدا من القنوات التي تنتقل إشاراتها عبر الكابل إلى بيتك و لكن الشارات تكون مشفرة

ليفك شيفرتها ويحولها إلى إشارة تلفزيونية عادية ثم تدخل إلى جهاز تلفزيونك من خلال set-top-box بحيث تحتاج إلى ما يسمى

مدخل الهوائي العادي إلى إحدى القنوات فقط.

١٢ قدم. - وهي الأطباق التي تعتمد على الأقمار الصناعية و قد يصل قطرها ما بين ٦ Large satellite dish antenna

في الأطباق لكبيرة المعتمدة على الأقمار الصناعية فانك في البداية توجه الطبق إلى احد الأقمار الصناعية ثم تختار احد القنوات

باستقبال الإشارة و يفك شيفرتها و يحولهه لإشارة تلفزيونية عادية تستقبلها احد محطات set-top-box التي يبثها ثم يقوم

تلفزيونك.

٢قدم - وهي ذات قطر صغير ما بين ١ Small satellite dish antenna

set-top-box ترسل إلى الأرض حيث يقوم MPEG- في حالة الأطباق الصغيرة فان الإشارات التلفزيونية تشفر و تحول إلى ملفات 2

بجهد آبير لفك شيفرتها و تحويلها إلى إشارة تلفزيونية يدرآها جهازك.

ربما تكون الآن قد شعرت بالملل فمشاهدة ذلك الجهاز الجميل و متابعة برامجه المسلية لم تكن بحاجة لكل هذا الجهد لفهم آيف

يعمل فالنظر إلى القمر من بعيد و الاستمتاع بضوئه أآثر رومانسية من دراسة تربته و لكن أحيانا حين نفهم بعض الأشياء تعجبنا

أآثر وربما نحبها أآثر.