Een televisietoestel, doorgaans afgekort tot tv of teevee, is een geavanceerd apparaat dat speciaal is ontworpen voor het ontvangen en weergeven van televisiesignalen. Het apparaat is ingericht om het televisiesignaal te ontvangen en het bijbehorende geluid weer te geven, maar beschikt daarnaast over een beeldscherm met de bijbehorende besturingselektronica voor de weergave van visuele informatie: het televisiebeeld.
Gedurende een lange periode was het beeldscherm van een televisietoestel een beeldbuis, een kathodestraalbuis die specifiek was ontwikkeld voor het weergeven van televisiebeelden. De ontwikkeling van het televisietoestel verliep aanvankelijk langs twee verschillende, parallelle lijnen: de ene combineerde zowel mechanische als elektronische principes, terwijl de andere uitsluitend op elektronische principes berustte.
De Vroege Mechanische Systemen
De basis voor de elektromechanische televisie werd gelegd door Paul Gottlieb Nipkow, die in 1884 een systeem ontwikkelde en patenteerde. Dit systeem maakte gebruik van de Nipkowschijf, een platte schijf die met hoge snelheid ronddraaide en voorzien was van kleine gaatjes in een spiraalvormig patroon. Wanneer licht door deze gaatjes viel, werd het omgezet in een elektrisch signaal met behulp van een fotocel (seleen-cellen). Dit signaal activeerde vervolgens een neonlamp die, gesynchroniseerd met een tweede draaiende schijf, het beeld op een scherm projecteerde in dezelfde volgorde van licht en donker.
In de periode tussen 1907 en 1910 presenteerden Boris Rosing en zijn student Vladimir Zworykin een televisiesysteem dat een mechanische spiegel-trommelscanner combineerde met een kathodestraalbuis in de ontvanger. De kathodestraalbuis, oorspronkelijk een uitvinding van Karl Ferdinand Braun in 1897, is een glazen vacuümbuis waarin een elektronenbundel een beeld projecteert op een fluorescerend uiteinde.
Een semimechanisch analoog televisiesysteem werd voor het eerst gedemonstreerd in Londen in februari 1924 door John Logie Baird, die een bewegend beeld van Felix de Kat liet zien. In 1932 introduceerde Baird de ultrakortegolftelevisie. Hoewel de bijdragen van Nipkow, Rosing, Baird en anderen cruciaal waren, wordt hun specifieke technologie slechts beperkt gebruikt in moderne televisies.
De Opkomst van Elektronische Televisie
Reeds in 1908 beschreef de Brit A. A. Campbell Swinton het concept van een volledig elektronisch televisiesysteem dat gebruikmaakte van de kathodestraalbuis. Hij stelde voor om een elektronenstraal te gebruiken in zowel de camera als de ontvanger. Een volledig elektronisch systeem werd echter pas in de herfst van 1927 getoond door Philo Taylor Farnsworth. Farnsworth ontwikkelde zijn eerste systeem op slechts 14-jarige leeftijd en zijn doorbraak bevrijdde de televisie van de afhankelijkheid van draaiende schijven en andere mechanische onderdelen. Alle moderne televisies die gebruikmaken van een beeldbuis zijn direct afgeleid van zijn ontwerp.
De Rus Vladimir Zworykin wordt soms erkend als de vader van de elektronische televisie vanwege zijn uitvindingen van de iconoscoop (1923) en de kinescoop (1929). Zijn ontwerp was een van de eerste televisiesystemen met alle kenmerken van de moderne beeldbuis.
Hoe een Beeldbuis Werkt
In een traditionele beeldbuis wordt een stroom elektronen opgewekt achter in de buis door een elektronenkanon. Deze elektronen worden vervolgens gericht op de binnenzijde van het beeldscherm. Een zeer hoge spanning, tussen 15.000 en 25.000 volt, wordt op de binnenzijde van het scherm aangebracht. Deze spanning zorgt ervoor dat de elektronen een hoge snelheid verkrijgen, mits ze geen obstakels zoals gasmoleculen tegenkomen. Om te voorkomen dat er door botsingen met deze obstakels te veel warmte wordt opgewekt, is de beeldbuis zo goed mogelijk vacuüm gezogen. Het drukverschil tussen de buitenzijde en het inwendige van de beeldbuis is aanzienlijk, bijna 1 kg per vierkante centimeter, en het glas is daarom zeer dik om deze druk te weerstaan.
Beeldopbouw en Scanning
In het Europese televisiesysteem wordt het beeld opgebouwd uit 625 lijnen die van links naar rechts over het scherm worden geschreven (van buitenaf gezien). De lijnen worden van boven naar beneden geschreven, waarbij eerst de oneven lijnen worden getoond. Daarna worden de even lijnen ertussenin geschreven; dit proces staat bekend als interlaced scanning. Omdat het licht van de fosforescerende laag op het scherm snel uitdooft, resulteert deze methode in een rustiger beeld dan wanneer alle lijnen direct na elkaar zouden worden geschreven. Dit complete beeld (oneven en even lijnen) wordt 25 keer per seconde herhaald.
Het ontvangen videosignaal bevat informatie over de helderheid (variërend van zwart tot wit) van elk beeldpuntje, en bovendien een plotselinge signaalverandering die het begin van elke lijn aangeeft. Om de elektronenstraal in de beeldbuis langs dit lijnenpatroon te bewegen, worden afbuigspoelen gebruikt die het elektronenkanon aan de achterzijde van de beeldbuis omringen. Twee signaalgevers zijn nodig om deze afbuigspoelen aan te sturen: de lijnoscillator (15625 Hz voor de lijnen, wat resulteert in 25 x 625 = 15625 lijnen per seconde) en de rasteroscillator (50 Hz voor de beelden).
De keuze voor 50 Hz (25 beelden per seconde) in landen met een netspanningfrequentie van 50 Hz is niet toevallig. Het maakt het eenvoudiger om storingen vanuit het lichtnet (netbrom) uit het beeld te filteren. De raster- en lijnoscillators worden bewust iets te langzaam ingesteld, waardoor ze enigszins achterlopen ten opzichte van de zender. Dit creëert de mogelijkheid om de oscillator via een stuursignaal synchroon te laten lopen met de zender. De eerder genoemde "afwijkingen" in het videosignaal leveren de benodigde informatie voor deze synchronisatie.
Kleurentelevisie en Geavanceerde Systemen
In een kleurentelevisie zijn er drie elektronenkanonnen achter in de beeldbuis geplaatst. In vroege modellen waren deze in een driehoek geplaatst, maar later werden ze naast elkaar gemonteerd (in-line beeldbuis). Direct achter de voorzijde van de beeldbuis bevindt zich een raster, het zogenaamde schaduwmasker. Dit masker zorgt ervoor dat elk elektronenkanon alleen de puntjes op het scherm kan raken die corresponderen met zijn eigen kleur, omdat de drie stralen onder een verschillende hoek door dezelfde gaatjes van het raster gaan. Er worden fosfors gebruikt die oplichten in elk van de primaire kleuren: rood, groen en blauw.
Het videosignaal (zwart-wit) wordt verzonden via restzijbandmodulatie, een vorm van amplitudemodulatie. De modulatie is negatief: een sterker signaal resulteert in meer zwart. Bij het PAL-kleursysteem wordt de kleurinformatie door de zender meegestuurd in een aparte kleurhulpdraaggolf, die zich tussen het beeld- en geluidssignaal bevindt. Dit kleurhulpsignaal wordt op een gecompliceerde manier verzonden via kwadratuurmodulatie, waarbij de draaggolf zoveel mogelijk wordt onderdrukt. In de ontvanger is een aparte oscillator nodig om dit signaal te herstellen. De gelijkloop ervan wordt gesynchroniseerd met een burstsignaal dat samen met de beeldsynchronisatiesignalen wordt meegestuurd.
Dankzij de kwadratuurmodulatie kan het kleurhulpsignaal twee signaalcomponenten tegelijk bevatten, waarin de kleuren rood en blauw zijn opgenomen (de kleurverschilsignalen). Met deze informatie kan de ontbrekende kleur groen worden afgeleid, aangezien de som van de drie kleuren gelijk is aan het zwart-witsignaal. De uitgezonden kleur is gecodeerd in de fase van het kleurhulpsignaal en is gevoelig voor afwijkingen tijdens de overdracht. Het Amerikaanse NTSC-systeem vereiste daarom in het verleden dat de kleur handmatig kon worden ingesteld. Het West-Europese PAL-systeem daarentegen is voorzien van een ingebouwd correctiemechanisme. Een van de beide kleursignalen wordt in de zender per beeldlijn om-en-om geschakeld en in de ontvanger weer teruggezet. Door bij deze laatste bewerking de kleurinformatie van elke beeldlijn te middelen met die van de voorgaande, wordt de kleurfout gecompenseerd.
In de zwarte lijnen tussen de opeenvolgende beelden kan ook digitale informatie worden meegezonden, zoals zenderidentificatie, programmanamen en teletekst. Hiervoor is in de ontvanger een geheugen en een karaktervormer vereist.
Het geluid wordt verwerkt op een wijze die vergelijkbaar is met die in een stereo FM radio-ontvanger.
Moderne kleurentelevisies slaan het ontvangen beeld eerst op in een digitaal geheugen voordat het op het scherm wordt weergegeven. Dit maakt het mogelijk om elk beeld tweemaal te schrijven binnen de tijd die nodig is voor het ontvangen van één beeld (100 Hz-tv). Daarnaast kan nu, bijvoorbeeld in een kwart van het scherm, het beeld van een andere bron worden getoond in kleiner formaat (picture-in-picture of PiP), terwijl de rest van het scherm tegelijkertijd het "gewone" beeld toont.
Historische Ontwikkelingen in Nederland
Tegenwoordig is televisie niet meer weg te denken uit de Nederlandse huishoudens. Vaak vinden we er één of meerdere toestellen terug, variërend van grote Ultra HD-tv's met Smart TV-functionaliteit in de woonkamer tot compactere modellen in slaapkamers, soms zelfs met ingebouwde DVD-spelers.
De ontwikkeling van de televisie begon met de Nipkowschijf, gepatenteerd in 1884 door de Duitser P. Nipkow. Deze schijf, met spiraalvormige gaatjes, vormde de basis voor het aftasten van beelden. Een andere belangrijke stap was de ontwikkeling van de beeldbuis door de Duitser F. Braun, wat de weg vrijmaakte voor de eerste volledig elektronische tv's.
De eerste geregelde televisie-uitzending ter wereld vond plaats in 1935 in Berlijn. Frankrijk volgde in 1937. In Nederland kwamen de eerste televisie-uitzendingen na de Tweede Wereldoorlog. Philips voerde de eerste experimenten uit, gevolgd door de radio-omroep in 1951. Deze vroege uitzendingen waren in zwart-wit en slechts een klein aantal huishoudens bezat destijds een televisie, wat vaak leidde tot gezamenlijk kijken met vrienden en familie.
In 1956 werd het televisiebesluit aangenomen, dat koos voor een verzuild systeem met verschillende tv-omroepen, zoals AVRO, VARA, NCRV en KRO, die de zendtijd verdeelden. Het was ook in dit jaar dat kijkers verplicht werden om kijkgeld te betalen.
Een belangrijke mijlpaal was de introductie van de kleurentelevisie, mogelijk gemaakt door het PAL-systeem van Telefunken, ontwikkeld door Dr. Walter Bruch. De eerste kleuren-tv werd in 1967 in Nederland verkocht. In 1978 had ongeveer 61% van de Nederlandse huishoudens een kleurentelevisie, een percentage dat in de jaren daarna verder steeg. Rond 1985 was de kleurentelevisie gemeengoed geworden.
De opkomst van commerciële zenders markeerde een nieuwe fase. Tot eind jaren '80 waren er enkel publieke omroepen. Op 2 oktober 1989 werd RTL-Véronique (later RTL4) toegelaten, wat leidde tot het duale bestel waarin publieke en commerciële omroepen naast elkaar bestaan.
Begin jaren '90 werd digitale tv ontwikkeld. Waar analoge tv maximaal 30 zenders bood, maakte digitale televisie de ontvangst van beelden in HD-kwaliteit mogelijk. In Europa wordt hiervoor de DVB-standaard (Digital Video Broadcasting) gebruikt.
De afgelopen jaren hebben talrijke ontwikkelingen plaatsgevonden om de beeldkwaliteit te verbeteren. Tegenwoordig zijn Ultra HD (4K) tv's verkrijgbaar, en er wordt gewerkt aan 8K televisies. Merken richten zich ook op energiezuinigere beeldschermen en een betere kleurweergave, zoals met de introductie van OLED TV en de Quantum Dot-techniek van Samsung. High Dynamic Range (HDR) biedt verbeterde helderheid en kleurweergave.
Pioniers en Belangrijke Momenten
De Duitse ingenieur Paul Nipkow wordt vaak genoemd als een van de pioniers, met zijn ontwerp van de Nipkowschijf in 1884. Hoewel hij een belangrijke bijdrage leverde, is het antwoord op de vraag wie de televisie precies heeft uitgevonden complexer, aangezien het een geleidelijk proces was met bijdragen van vele wetenschappers.
John Logie Baird speelde een sleutelrol door in de jaren '20 van de twintigste eeuw de eerste publieke demonstraties te geven van een werkend televisiesysteem met bewegend beeld. Ook de Amerikaan Philo Farnsworth en de Rus Vladimir Zworykin waren cruciaal voor de ontwikkeling van de elektronische televisie.
De eerste officiële televisie-uitzending in Nederland vond plaats op 2 oktober 1951, ontvangen door ongeveer 500 televisietoestellen. In de jaren daarna nam het aantal televisies in Nederland snel toe. Wereldwijd werd de eerste televisie-uitzending voor algemeen publiek op 22 maart 1935 vanuit Berlijn verzorgd door TV-Sender Paul Nipkow.
De Britse BBC begon met televisie-uitzendingen op 2 november 1936. In Nederland vonden er al sinds de jaren '20 experimenten plaats, met onder andere demonstraties van prof. August Karolus in 1929. Erik de Vries wordt gezien als 'de vader van de Nederlandse televisie' vanwege zijn talloze experimentele uitzendingen na de Tweede Wereldoorlog.
De eerste onofficiële televisie-uitzending in Nederland vond plaats op 18 maart 1948, voornamelijk bekeken door medewerkers van Philips. De Nederlandse overheid toonde aanvankelijk weinig enthousiasme voor dit nieuwe medium.
Op 31 mei 1951 richtten de KRO, NCRV, AVRO en VARA de Nederlandse Televisie Stichting (NTS) op om de samenwerking op televisiegebied te bevorderen. De eerste officiële uitzending op 2 oktober 1951 werd vanuit Studio Irene in Bussum verzorgd, met toespraken van staatssecretaris Jo Cals en NTS-voorzitter prof. J. B. Kors. De uitzending bevatte onder andere een reportage over het maken van beiaardklokken en het televisiespel 'De Toverspiegel'.
In 1956 werd het officiële televisienetwerk aangelegd en werd kijk- en luistergeld ingevoerd om de programma's van de publieke omroep te financieren.
De eerste experimentele televisieuitzending in kleur werd door Philips uitgevoerd op 10 april 1956. Op 21 september 1967 ging de publieke omroep in Nederland van start met kleurentelevisie.
In 1989 verschenen de eerste commerciële televisiezenders, RTL en Véronique, die vanuit het buitenland uitzonden om de Nederlandse wetgeving te omzeilen. Dit opende de deur naar programma's die we nu kennen.
In 1993 werd de 'dag-televisie' geïntroduceerd, wat de televisie nog onmisbaarder maakte in de huiskamer. Tegenwoordig biedt de combinatie van traditionele zenders en online streaming eindeloze kijkopties.