电视是如何工作的

让我们从一个简短的笔记开始你的大脑．有两件关于大脑的神奇的事情使得看电视成为可能。通过理解这两个事实，你就能很好地理解为什么电视是这样设计的。

第一条原则是:如果你把一幅静止的图像分成一组彩色的小点，你的大脑会把这些小点重新组合成一幅有意义的图像。这是一个不小的成就，任何试图让计算机理解图像的研究人员都会告诉你。我们能看到这一切发生的唯一方法是把这些点放大到我们的大脑无法再将它们组装起来，就像这样:

大多数人，就坐在他们的电脑屏幕我看不出这是一张什么图片——这些点太大了，你的大脑处理不了。然而，如果你站在距离显示器10到15英尺的地方，你的大脑就能把图像中的点集合起来，你会清楚地看到那是婴儿的脸。通过远距离站立，这些点变得足够小，你的大脑可以将它们整合成一个可识别的图像。

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小彩色点融合的能力，将图片分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．计算机屏幕的分辨率可能是800x600像素，也可能是1024x768像素。

1

人类大脑与电视有关的第二个惊人特征是:如果你把一个移动的场景分成一个静态图片序列并显示静态图像快速连续，大脑就会重新组装静止的图像变成一个单身,动人的一幕．例如，从示例视频中选取以下四帧:

2

3.

4

每张图片都与下一张略有不同。如果你仔细观察婴儿的左脚(可见的那只脚)，你会发现它在这四帧中是上升的。玩具也会非常轻微地向前移动。通过每秒将15个或更多微妙的不同帧组合在一起，大脑将它们整合成一个移动的场景。每秒15次是可能的最小值——少于15次就会显得不稳定。

下载并观看本节开头提供的MPEG文件时，可以同时看到这两个过程。你的大脑将每个图像的点融合在一起形成静止图像，然后将独立的静止图像融合在一起形成移动的场景。没有这两种功能，我们所知道的电视就不可能出现。

今天使用的一些电视依赖于一种被称为阴极射线管,或阴极射线管，展示他们的影像。液晶显示器而且等离子体显示还有其他常见的技术。成千上万的普通60瓦的太阳能电池板甚至可以做成一个电视屏幕灯泡！你可能在足球比赛等户外活动中见过这样的东西。让我们从CRT开始。

条款阳极而且阴极在电子学中用作正极和负极的同义词。例如，你可以指a的正极电池作为阳极，负极作为阴极。

在阴极射线管中，“阴极”是一个加热的灯丝(不像普通灯泡的灯丝)．加热的灯丝是在玻璃“管”内形成的真空中。“射线”是一股电子流，它自然地从受热的阴极倾泻到真空中。

电子是负的。阳极带正电，所以它吸引了从阴极涌出的电子。在电视的阴极射线管中，电子流被一个聚焦的阳极聚焦成一个紧密的电子束，然后被一个加速的阳极加速。这种紧密、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。这个屏幕上涂有荧光粉，当被光束击中时，荧光粉就会发光。

正如你在图中看到的，一个基本的阴极射线管没有很多东西。

有一个阴极和一对(或多个)阳极。这是涂了磷的屏幕。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末端的电子。然而，在这张图中，你看不到“操纵”光束的方法——光束总是落在屏幕正中央的一个小点上。

这就是为什么，如果你看任何一台电视机，你会发现管被缠绕在线圈的电线。在下一页，你将得到一个良好的视图转向线圈。

下面的图片为您提供了一组典型的指导线圈：

(注意屏幕附近的管上有一个大的黑色电极——它内部与导电涂层相连。)

转向线圈是简单的铜绕组(见电磁铁的工作原理有关线圈的详细信息)。这些线圈能够产生磁场在电子管内部，电子束对电场产生反应。一组线圈产生磁场，使电子束垂直移动，而另一组线圈使电子束水平移动。通过控制线圈中的电压，你可以将电子束定位在屏幕上的任何一点上。

电场可能引起大量的鬼魂目击事件。了解电场并找出电场与鬼魂的关系。

一个磷有任何材料在受到辐射时，会发出辐射吗可见光．辐射可能是紫外线或电子束。任何荧光色实际上都是荧光粉——荧光色吸收不可见的紫外线，并以特定的颜色发出可见光。

在CRT中，荧光粉覆盖在屏幕内部。当电子束撞击荧光粉时，屏幕就会发光。在黑白屏幕上，有一种荧光粉在受到撞击时发出白光。在彩色屏幕上，有三种荧光粉排列成圆点或条纹，发出红色、绿色和蓝色的光。也有三束电子束一起照亮三种不同的颜色。

有成千上万种不同的荧光粉已经被配制出来了。它们的特征是发射颜色和被激发后发射持续的时间长度。

在黑白电视中，屏幕上涂有白磷，电子束通过在荧光粉上移动一条线，在屏幕上“描绘”出一个图像。为了在整个屏幕上“涂漆”，电视内部的电子电路利用磁性线圈来移动电子束。光栅扫描图案在屏幕上来回移动。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，画另一条水平线，以此类推。

在这个图中，蓝色的线表示电子束从左到右“画”在屏幕上的线，而红色虚线表示电子束飞回左边。当光束到达底线的右侧时，它必须移动回屏幕的左上角，如图中的绿线所示。当光束“绘制”时，它是打开的，当它飞回来时，它是关闭的，这样它就不会在屏幕上留下痕迹。这个词水平追溯是用来指光束在每一行的末尾向左移动，而术语纵向追溯指它从下到上的运动。

当光束从左到右绘制每条线时，光束的强度会发生变化，从而在屏幕上产生不同深浅的黑色、灰色和白色。因为这些线条的间隔非常紧密，你的大脑将它们整合成一个图像。电视屏幕从上到下通常有480行可见线。在下一节中，您将了解电视机是如何在屏幕上“绘制”这些线条的。

标准电视使用交错绘画屏幕的技巧。在这种技术中，屏幕每秒画60次，但每帧只画一半的线。当光束沿着屏幕向下移动时，它会描绘每一行——例如，每一行奇数。然后，下一次移动到屏幕下方时，它会绘制偶数行，每次在偶数行和奇数行之间来回交替。整个屏幕，在两段时间内，每秒钟画30次。交错的替代方案被称为逐行扫描它会以每秒60次的速度在屏幕上绘制每一行。大多数电脑显示器使用渐进式扫描，因为它可以显著减少闪烁。

因为电子束每秒要画525行30次，所以它每秒总共画15,750行。(有些人实际上可以在电视打开时听到这个频率发出的非常高的声音。)

当电视台想要向您的电视广播信号时，或者当您的录像机想要在你的电视上用录像带显示电影，信号需要与控制波束的电子设备相匹配，这样电视才能准确地描绘出电视台或VCR发送的画面。因此，电视台或VCR向电视发送一个包含三个不同部分的已知信号:

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。

一个典型的复合视频信号

包含所有这三个成分的信号——强度信息、水平折返信号和垂直折返信号——被称为复合视频信号．复合视频输入录像机通常是黄色的RCA插孔。一个典型的合成视频信号的一行看起来类似于本页上的图像。

水平回溯信号为5微秒(图中缩写为“us”)脉冲在零伏特。电视内部的电子设备可以检测到这些脉冲，并利用它们触发光束的水平折返。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。在黑白电视机中，这个信号可以消耗3.5兆赫(MHz)的带宽，而在彩色电视机中，这个限制大约是3.0兆赫。

垂直回溯脉冲与水平回溯脉冲相似，但其长度为400至500微秒。垂直回溯脉冲为锯齿状的用水平折返脉冲使电视中的水平折返电路保持同步。

彩色电视屏幕与黑白电视屏幕有三个不同之处:

当彩电需要产生一个红点时，它就会向红色荧光粉发射红色光束。绿色和蓝色的点也是如此。为了产生一个白点，红、绿、蓝三种颜色的光束同时发射——三种颜色混合在一起就产生了白色。为了形成一个黑点，所有三束光束在扫描经过黑点时都被关闭。电视屏幕上的其他颜色都是红、绿、蓝的组合。

在下一节中，您将了解彩色电视信号。

彩色电视信号一开始看起来就像黑白信号。一个额外的色度信号是通过在标准黑白信号上叠加3.579545 MHz正弦波来添加的。在水平同步脉冲之后，添加了8个周期的3.579545 MHz正弦波作为一个色同步．

按照这八个周期，a相移在色度信号中表示要显示的颜色。信号的振幅决定了饱和度。下面是颜色和相位的关系:

黑白电视会滤掉并忽略色度信号。彩电从信号中提取它，并将其与正常强度的信号一起解码，以确定如何调制三种颜色的光束。

复合视频信号被调幅到适当的频率，然后声音被调频(+/- 25khz)作为一个单独的信号。

现在您已经熟悉了标准合成视频信号。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，你可能已经注意到它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。

你可能很熟悉将信号输入电视机的五种不同方式:

前四个信号使用标准NTSC模拟波形在前面的章节中描述过。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4兆赫的带宽。当你加入声音的时候，一个叫做残留边带还有一点缓冲空间，一个电视信号需要6兆赫的带宽。因此，FCC分配了三个频段的频率无线电频谱，切成6兆赫的薄片，以容纳电视频道:

前几节中描述的复合电视信号可以通过任何可用的频道广播到您的家里。复合视频信号被调幅到适当的频率，然后声音被调频(+/- 25khz)作为一个单独的信号。

视频载波的左边是残留的低频带(0.75 MHz)，右边是完整的上层带(4 MHz)。声音信号以5.75 MHz为中心。例如，在频道2上传输的一个程序的视频载波为55.25 MHz，声音载波为59.75 MHz。电视中的调谐器，当调谐到频道2时，提取复合视频信号和声音信号无线电波将信号传送到天线上。

录象机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，可以让你选择频道3或4。的录像包含一个复合视频信号和一个单独的声音信号。录像机内部有一个电路，可以把磁带上的视频和声音信号转换成电视上的信号，就像第三频道或第四频道的广播信号一样。

的电缆有线电视包含在电缆上传输的大量通道。你的有线电视供应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，并通过电缆传输到你的家里;然后，你的电视调谐器将接受信号，你不需要有线电视盒。不幸的是，这种方法会使窃取有线电视服务变得非常容易，所以信号是编码以有趣的方式。机顶盒是一个解码器。你选择它上的频道，它会解码正确的信号，然后像VCR一样把信号传输到电视上的3频道或4频道。

小盘卫星系统

照片由DirecTV

大盘卫星天线接收发送到地球的未编码或编码信号卫星．首先，你将天线指向一个特定的卫星，然后选择它正在传输的特定频道。机顶盒接收信号，必要时解码，然后发送到频道3或4。

小盘卫星系统是数字。电视节目编码在mpeg - 2格式并传送到地球。机顶盒要做大量的工作来解码MPEG-2，然后将其转换为标准模拟电视信号，并将其发送到电视机的3频道或4频道。看到卫星电视是如何运作的要学习更多的知识。

索尼Wega 42“XBR等离子电视内置高清电视调谐器

照片礼貌索尼电子

最新的热门话题是数字电视，也被称为数字电视或高清电视(高清电视)。数字电视使用MPEG-2编码，就像卫星系统做,但数字电视允许各种新的，更大的屏幕格式。

的格式包括:

一个数字电视解码MPEG-2信号，并像计算机显示器一样显示它，这给了它难以置信的分辨率和稳定性。还有很多机顶盒可以解码数字信号，并将其转换为模拟信号，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．

你的电脑可能有一个“VGA监视器它看起来很像电视，但体积更小，像素更高，显示器也更清晰。显示器中的CRT和电子器件比电视所要求的精确得多;电脑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插头分离所有信号，因此它们可以被显示器更精确地解释。这是一个典型的VGA引脚:

这张表表明，三个波束的信号以及水平和垂直同步信号都是分别传输的。看到电脑显示器如何工作获取详细信息。

有关电视、显示器类型和相关主题的更多信息，请查看下一页的链接。