Télévision

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Contexte

Parmi les développements techniques qui ont fini par dominer nos vies, la télévision fait certainement partie du top dix. Aux États-Unis, plus de 98 % des ménages possèdent au moins un téléviseur et 61 % reçoivent la télévision par câble. Le ménage moyen regarde la télévision sept heures par jour, ce qui explique pourquoi les entités d'information, sportives et éducatives, ainsi que les annonceurs, apprécient le dispositif de communication.

L'appareil que nous appelons la télévision est en réalité un récepteur de télévision qui est le point final d'un système de diffusion qui commence par une caméra ou un émetteur de télévision et nécessite un réseau complexe d'émetteurs de diffusion utilisant des tours, des câbles et des satellites au sol pour transmettre l'original photo dans nos salons. L'image télévisée américaine, qu'elle soit en noir et blanc ou en couleur, se compose de 525 lignes horizontales qui sont projetées sur des écrans avec un rapport largeur/hauteur de quatre à trois. Par des méthodes électroniques, 30 images par seconde, chacune divisée en ces lignes horizontales, sont numérisées sur l'écran.

Historique

Le développement de la télévision s'est déroulé sur un certain nombre d'années, dans de nombreux pays, et en utilisant une large application des sciences, notamment l'électricité, le génie mécanique, l'électromagnétisme, la technologie du son et l'électrochimie. Personne n'a inventé la télévision; c'est plutôt une compilation d'inventions perfectionnées par une concurrence féroce.

Les produits chimiques conducteurs d'électricité ont été parmi les premières découvertes menant à la télévision. Le baron Ȯns Berzelius de Suède a isolé le sélénium en 1817 et Louis May de Grande-Bretagne a découvert, en 1873, que l'élément est un puissant conducteur électrique. Sir William Crookes a inventé le tube à rayons cathodiques en 1878, mais ces découvertes ont mis de nombreuses années à se fondre dans le terrain d'entente de la télévision.

Paul Nipkow d'Allemagne a fabriqué le premier téléviseur brut en 1884. Son système mécanique utilisait un disque de balayage avec de petits trous pour ramasser des fragments d'image et les imprimer sur un tube de sélénium sensible à la lumière. Un récepteur a remonté l'image. En 1888, W. Hallwachs appliqua des cellules photoélectriques dans des appareils photo; les rayons cathodiques ont été démontrés comme des dispositifs pour réassembler l'image au niveau du récepteur par Boris Rosing de Russie et A. A. Campbell-Swinton de Grande-Bretagne, tous deux travaillant indépendamment en 1907. D'innombrables pionniers de la radio, dont Thomas Edison, ont inventé des méthodes de diffusion des signaux de télévision.

John Logie Baird d'Écosse et Charles F. Jenkins des États-Unis ont construit les premiers vrais téléviseurs dans les années 1920 en combinant le disque de balayage mécanique de Nipkow avec des amplificateurs à tube à vide et des cellules photoélectriques. Les années 1920 ont été la décennie critique du développement de la télévision car un certain nombre de grandes entreprises, dont General Electric (GE), la Radio Corporation of America (RCA), Westinghouse et American Telephone &Telegraph (AT&T) ont commencé de sérieuses recherches sur la télévision. En 1935, les systèmes mécaniques de transmission d'images en noir et blanc ont été complètement remplacés par des méthodes électroniques capables de générer des centaines de bandes horizontales à 30 images par seconde. Vladimir K. Zworykin, un immigrant russe qui a d'abord travaillé pour Westinghouse puis RCA, a breveté un tube de caméra électronique basé sur le tube cathodique. Philo T. Farnsworth et Allen B. Dumont, tous deux américains, ont développé un tube de détection qui est devenu le récepteur de télévision domestique en 1939.

Le Columbia Broadcasting System (CBS) était entré dans la mêlée de la télévision couleur et s'était battu avec RCA pour perfectionner la télévision couleur, initialement avec des méthodes mécaniques jusqu'à ce qu'un système couleur entièrement électronique puisse être développé. Des émissions rivales sont apparues tout au long des années 1940, bien que les progrès aient été ralentis à la fois par la Seconde Guerre mondiale et la guerre de Corée. La première émission en couleur de CBS le 25 juin 1951 mettait en vedette Ed Sullivan et d'autres stars du réseau. Des émissions commerciales de télévision couleur étaient en cours aux États-Unis en 1954.

Matières premières

Le téléviseur se compose de quatre principaux ensembles de pièces, y compris l'extérieur ou le boîtier, le système de réception audio et de haut-parleurs, le tube image et une masse compliquée d'électronique comprenant des dispositifs d'entrée et de sortie de câbles et d'antennes, une antenne intégrée dans la plupart des ensembles , un récepteur de télécommande, des puces informatiques et des boutons d'accès. La télécommande ou « clicker » peut être considérée comme un cinquième ensemble de pièces.

Le boîtier de l'ensemble est en plastique moulé par injection, bien que des armoires en bois soient toujours disponibles pour certains modèles. Les métaux et les plastiques composent également le système audio. Le tube image nécessite du verre de précision, des revêtements chimiques fluorescents et des accessoires électroniques autour et à l'arrière du tube. Le tube est soutenu à l'intérieur du boîtier par des supports et des entretoises moulés dans le boîtier. Les antennes et la plupart des connexions d'entrée-sortie sont en métal, et certaines sont recouvertes de métaux spéciaux ou de plastique pour améliorer la qualité de la connexion ou isoler l'appareil. Les puces, bien sûr, sont faites de métal, de soudure et de silicium.

Support de disque à balayage prismatique réalisé par C. Francis Jenkins en 1923. (Provenant des collections du Henry Ford Museum &Greenfield Village.)

À la surprise de la plupart des gens, la transmission télévisée a commencé près de 25 ans avant la fin de la Seconde Guerre mondiale. John Logie Baird, en Angleterre, et C. Francis Jenkins, aux États-Unis, ont tous deux fait des démonstrations publiques de télévision en 1925. Contrairement aux télévisions électroniques d'après-guerre, ces premiers systèmes utilisaient des méthodes de balayage mécanique.

Jenkins a apporté des contributions importantes à la recherche sur la transmission optique au cours des années 1920. Au cours de 1922-1923, il a construit des scanners à disques prismatiques mécaniques pour transmettre des images. Ces scanners focalisaient et réfractaient la lumière à travers des prismes broyés sur les bords des disques de verre qui se chevauchaient. Pendant que les disques tournaient, un point de lumière balayait horizontalement et verticalement une surface sensible à la lumière. Cela a généré des signaux électriques nécessaires à la transmission. En 1922, Jenkins envoya des fac-similés de photographies par téléphone et, l'année suivante, transmettra des images du président Harding et d'autres par radio avec un scanner amélioré. Contrairement à la télévision, cependant, ces premiers tests n'ont envoyé que des images fixes.

Jenkins a diffusé publiquement des images animées avec son équipement en 1925. Sa première émission de 10 minutes montrait en silhouette les mouvements d'un petit moulin à vent en fonctionnement. En 1931, il avait des stations de télévision expérimentales opérant à New York et à Washington D.C. Il vendait des kits de récepteurs à ceux qui souhaitaient voir ses émissions télévisées et encourageait la participation des amateurs. Avec d'autres sociétés, Jenkins a contribué à un petit « boom » de la télévision mécanique de courte durée. En 1933, cependant, la mauvaise qualité d'image du balayage mécanique a convaincu les plus grands fabricants de poursuivre les possibilités des technologies électroniques, et l'ère de la télévision mécanique a pris fin.

Erik Manthey

Conception

La conception du téléviseur nécessite la contribution et le travail d'équipe d'une gamme d'ingénieurs de conception. Audio, vidéo, plastiques, fibre Schéma d'un récepteur de télévision. les ingénieurs optiques et électroniciens participent tous à la conceptualisation d'un nouveau design de téléviseur et des caractéristiques techniques et commerciales qui le différencieront. Une nouvelle conception de téléviseur peut comporter une ou plusieurs nouvelles applications technologiques en tant que caractéristiques. Il peut s'agir uniquement d'une taille différente d'un modèle existant, ou il peut inclure un éventail de nouvelles fonctionnalités telles qu'un système audio amélioré, une télécommande qui contrôle également d'autres appareils de divertissement et un écran ou une image amélioré, comme le noir mat écrans qui sont récemment entrés sur le marché.

Les plans conceptuels du nouvel ensemble sont produits par l'équipe d'ingénierie. Le concept peut changer et être redessiné plusieurs fois avant que la conception ne soit préalablement approuvée pour la fabrication. Les spécialistes en ingénierie sélectionnent et conçoivent ensuite les composants de l'ensemble, et un prototype est réalisé pour prouver la conception. Le prototype est essentiel, non seulement pour confirmer la conception, l'apparence et la fonction de l'ensemble, mais également pour les ingénieurs de production afin de déterminer les processus de production, l'usinage, les outils, les robots et les modifications des lignes de production d'usine existantes qui doivent également être conçues. ou modifié pour s'adapter à la nouvelle conception proposée. Lorsque le prototype passe des examens rigoureux et est approuvé pour la fabrication par la direction, des plans et des spécifications détaillés pour la conception et la production du modèle sont produits. Les matières premières et les composants fabriqués par d'autres peuvent ensuite être commandés, la chaîne de production peut être construite et testée, et les premiers ensembles peuvent commencer leur descente sur la chaîne de montage.

Le processus de fabrication

Logement

• 1 Presque tous les boîtiers de télévision sont fabriqués en plastique par le procédé de moulage par injection, dans lequel des moules de précision sont fabriqués et du plastique liquide est injecté sous haute pression pour remplir les moules. Les pièces sont démoulées, rognées et nettoyées. Ils sont ensuite assemblés pour compléter le boîtier. Les moules sont conçus de manière à ce que les supports et les supports des divers composants fassent partie du boîtier.

Tube à images

• 2 Le tube image du téléviseur, ou tube cathodique (CRT), est fait de verre de précision dont la forme présente une plaque légèrement incurvée à l'avant ou à l'écran. Il peut également avoir une teinte foncée ajoutée au verre de la plaque frontale, soit lors de la production du verre, soit par application directement à l'intérieur de l'écran. Les plaques frontales plus sombres produisent un contraste d'image amélioré. Lors de la fabrication du tube, une suspension aqueuse de phosphore les produits chimiques sont autorisés à se déposer à l'intérieur de la plaque frontale, et ce revêtement est ensuite recouvert d'un film mince d'aluminium qui laisse passer les électrons. L'aluminium sert de miroir pour empêcher la lumière de rebondir dans le tube.

  Le verre pour tubes à images est fourni par un nombre limité de fabricants au Japon et en Allemagne. Les quantités de verre de qualité nécessaires pour les tubes à images sont limitées, et l'émergence des ensembles de grands écrans a créé une pénurie dans cette partie de l'industrie. Les grands écrans sont également très lourds, c'est pourquoi les écrans plats utilisant des écrans à cristaux liquides adressés au plasma (PALC) ont été développés dans les années 1980. Cette technologie de plasma gazeux utilise des électrodes pour exciter des couches de néon ou d'oxyde de magnésium, de sorte qu'elles libèrent un rayonnement ultraviolet qui active le phosphore à l'arrière de l'écran de télévision. Parce que le gaz est piégé dans une couche mince, l'écran peut également être mince et léger. Les téléviseurs à projection utilisent des dispositifs à micro miroir numérique (DMD) pour projeter leurs images.

  Un masque d'ombre avec 200 000 trous se trouve juste derrière l'écran phosphorescent; les trous sont usinés avec précision pour aligner les couleurs émises par trois faisceaux d'électrons. Les meilleurs tubes à images d'aujourd'hui ont des masques d'ombre qui sont fabriqués à partir d'un alliage nickel-fer appelé Invar; les ensembles de moindre qualité ont des masques de fer. L'alliage permet au tube de fonctionner à une température plus élevée sans déformer l'image, et des températures plus élevées permettent des images plus lumineuses. Des éléments de terres rares ont également été ajoutés au revêtement de phosphore à l'intérieur du tube pour améliorer la luminosité.

  Les électrons sont tirés par trois canons à électrons métalliques tubulaires qui sont soigneusement placés dans le col, ou l'extrémité étroite, du tube. Une fois les canons à électrons placés à l'intérieur du tube, le tube image est évacué dans un quasi-vide afin que l'air n'interfère pas avec le mouvement des électrons. La petite ouverture à l'arrière du tube est scellée avec une prise électrique adaptée qui sera positionnée près de l'arrière de l'ensemble. Un étrier de déviation, composé de plusieurs bobines électromagnétiques, est monté autour de l'extérieur du col du tube-image. Les bobines provoquent des impulsions de haute tension pour diriger les faisceaux d'électrons de balayage dans la direction et la vitesse appropriées.

Système audio

• 3 Le boîtier contient également des accessoires pour les haut-parleurs, le câblage et d'autres parties du système audio. Les haut-parleurs sont généralement fabriqués par un fabricant spécialisé selon les spécifications du fabricant de téléviseurs, ils sont donc assemblés dans l'ensemble en tant que composants ou sous-ensemble. Les commandes sonores électroniques et les circuits intégrés sont assemblés dans des panneaux dans l'ensemble au fur et à mesure qu'il se déplace le long de la chaîne de montage.

Les électrons sont tirés par trois canons à électrons métalliques tubulaires placés dans le cou, ou l'extrémité étroite, de l'image tube. Une fois les canons à électrons placés à l'intérieur du tube, le tube image est évacué dans un quasi-vide afin que l'air n'interfère pas avec le mouvement des électrons. Un filtre de sélection des couleurs avec 200 000 trous se trouve juste derrière l'écran de télévision; les trous sont usinés avec précision pour aligner les couleurs émises par trois faisceaux d'électrons.

Pièces électroniques

• 4 Lorsque le tube image et les haut-parleurs et accessoires audio sont assemblés dans l'ensemble, d'autres éléments électroniques sont ajoutés à l'arrière de l'ensemble. Les antennes, les prises de câble, les autres prises d'entrée et de sortie, l'électronique de réception des signaux de télécommande et d'autres dispositifs sont préparés par des entrepreneurs spécialisés ou en tant que sous-ensembles ailleurs sur la chaîne de montage. Ils sont ensuite montés dans l'ensemble, et le boîtier est fermé.

Contrôle qualité

Comme pour tous les appareils de précision, le contrôle qualité pour la fabrication du téléviseur est un processus rigide. Des inspections, des tests en laboratoire et des tests sur le terrain sont effectués pendant le développement des prototypes et tout au long de la fabrication, de sorte que le téléviseur résultant est non seulement technologiquement solide, mais sûr pour une utilisation dans les foyers et les entreprises.

Sous-produits/Déchets

Il n'y a pas de sous-produits de la fabrication du téléviseur, bien que de nombreux autres appareils fassent partie de la « famille » des téléviseurs et soient souvent produits par le même fabricant. Il s'agit notamment de la télécommande, des écrans d'ordinateur, des enregistreurs vidéo (magnétoscopes), des lecteurs de disques laser et d'une multitude d'appareils pouvant nécessiter une conception et des composants compatibles. Des téléviseurs spécialisés sont produits pour certaines industries, notamment les studios de télévision et les installations de diffusion mobile, les hôpitaux et pour les applications de surveillance pour la sécurité publique et l'utilisation dans des endroits inaccessibles ou dangereux.

Les déchets peuvent inclure des métaux, des plastiques, du verre et des produits chimiques. Les métaux, les plastiques et le verre sont isolés et recyclés à moins qu'ils n'aient été spécialement traités ou revêtus. Les produits chimiques sont soigneusement surveillés et contrôlés ; souvent, ils peuvent être purifiés et recyclés, ce qui permet de minimiser l'élimination des déchets dangereux. Des plans de gestion des déchets dangereux sont en vigueur à toutes les étapes de la fabrication, à la fois pour minimiser les quantités de déchets et pour protéger les travailleurs.

Le futur

L'avenir de la télévision, c'est maintenant. La télévision haute définition (HDTV) a été développée par la Japanese Broadcast Corporation et présentée pour la première fois en 1982. Ce système produit une image de qualité cinématographique en utilisant une image de 1 125 lignes sur un écran au format « boîte aux lettres » avec une largeur de 16 à neuf pour rapport de hauteur. Des écrans plats de haute qualité adaptés à la TVHD sont en train d'être perfectionnés en utilisant un film de diamant synthétique pour émettre des électrons lors de la première application de diamants synthétiques dans les composants électroniques. D'autres développements dans le récepteur incluent des prises plaquées or, un commutateur de polarité interne sur les grands écrans qui compense l'effet du champ magnétique terrestre sur la réception d'images, des accessoires pour éliminer les fantômes sur l'écran, le masque d'ombre Invar pour améliorer la luminosité et des amplificateurs audio . La technologie d'affichage à cristaux liquides (LCD) progresse également rapidement comme alternative à l'écran de télévision encombrant. Des puces informatiques assorties ajoutent des fonctions telles que l'étiquetage des canaux, l'affichage de l'heure et des données, les mouvements d'échange et de gel, le contrôle parental des canaux, les écrans tactiles et une gamme d'options de navigation sur les canaux.

La télévision numérique du futur permettra au téléspectateur de manipuler l'angle de la caméra, de communiquer avec le commentateur sportif, de coller et de monter des films à l'écran. La télévision bidirectionnelle sera également possible. Les écrans actuels peuvent être utilisés grâce à des convertisseurs qui transforment le signal analogique qui alimente actuellement les luminophores à l'arrière de votre écran de télévision en signaux numériques moins sujets à distorsion - et sont le langage des ordinateurs. La technologie informatique permettra alors un monde de manipulation des données ainsi que la diffusion de six fois plus de données.

L'avenir de la fabrication de téléviseurs peut être n'importe où, sauf aux États-Unis. Trente pour cent de tous les téléviseurs fabriqués par des entreprises japonaises sont fabriqués dans des usines au Mexique. Les usines elles-mêmes produiront bientôt des hybrides dans lesquels la télévision, l'écran d'ordinateur et le téléphone ne forment qu'une seule unité, bien que ce développement nécessitera de nouvelles améliorations de la compatibilité entre les machines qui parlent le langage analogique par rapport au langage numérique et la création de ponts PC-vidéo. . La preuve de la possibilité de cet avenir intégré existe maintenant dans l'accès à Internet qui est maintenant disponible via les convertisseurs de câble de télévision et l'écran de télévision du salon.