televisóre
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Definizione
sm. [sec. XX; da televisione, sul modello dell'inglese televisor]. Apparato elettronico in grado di rendere fruibili segnali e trasmissioni televisive, sia per la parte video, sia per la parte audio. Il televisore è costituito da vari sottosistemi cooperanti fra loro, fra i quali: il sintonizzatore, per la scelta della trasmissione desiderata nell'ambito della gamma delle radiofrequenze di interesse; l'apparato video, per la visualizzazione sullo schermo delle immagini trasmesse; l'apparato audio, per l'invio agli altoparlanti delle informazioni acustiche; l'apparato di controllo, per la configurazione delle funzioni dell'intero dispositivo, in modo predefinito o su comando dell'utente. Le dimensioni degli apparecchi possono variare da una decina a oltre 40 pollici, misurati sulla diagonale dello schermo.
Cenni storici: i primi televisori
I televisori (o apparecchi televisivi: in inglese television set) hanno subito profonde e ripetute modifiche dall'inizio della tecnica televisiva fino ai giorni nostri. Tali modifiche sono legate ai progressi che si sono avuti nel corso del XX secolo nei riguardi dei sistemi di telecomunicazioni, della tecnologia degli schermi elettronici e, in generale, di tutta la tecnica elettronica. All'inizio la struttura dei televisori ha condizionato tutta la tecnica televisiva, nel senso che il segnale trasmesso è stato studiato e standardizzato proprio in funzione dei televisori disponibili. Nei primi tempi, e per un intervallo di più di cinquant'anni, il televisore è stato infatti progettato e costruito in funzione dell'unico tipo di schermo allora disponibile, il tubo a raggi catodici (CRT), fino a quel momento utilizzato esclusivamente per scopi di ricerca, quali la visualizzazione di tracce luminose sullo schermo. Il CRT è stato quindi adattato come visualizzatore di immagini pilotandolo in modo da far percorrere alla traccia tutto lo schermo disponibile, in una sequenza di righe orizzontali giustapposte verticalmente; la deflessione del fascio elettronico è stata ottenuta mediante campi magnetici generati da apposite bobine di deflessione, poste in vicinanza del tubo e agenti in opportuni punti del tratto percorso dal fascetto elettronico. Per raggiungere una sufficiente luminosità sullo schermo è stato necessario accelerare notevolmente gli elettroni, attraverso l'uso di una tensione anodica molto elevata (maggiore di 10.000 volt). La modulazione in bianco e nero dell'immagine si è ottenuta regolando opportunamente l'intensità del fascio elettronico, attraverso un apposito elettrodo, detto griglia, al quale viene inviato il segnale elettrico corrispondente ai livelli di luminosità di ciascuna riga dell'immagine: quando l'intensità del fascetto elettronico è massima appare il bianco, quando è minima appare il nero. Il fascetto elettronico, da solo, non era però in grado di fornire effetti ottici soddisfacenti, che sono stati ottenuti ricoprendo la parte interna dello schermo con opportuni materiali fluorescenti (fosfori), in grado di convertire parte dell'energia del fascetto elettronico in energia luminosa. Tutti i circuiti elettronici e la forma stessa dell'apparecchio televisivo sono stati condizionati dal cinescopio), caratterizzato da un ingombro longitudinale funzione della grandezza dello schermo, non riducibile oltre certi limiti a causa della limitato angolo di deflessione ottenibile. Nel televisore, come detto, sono presenti vari dispositivi elettrici ed elettronici, fra i quali: un alimentatore connesso alla rete elettrica, atto a fornire tutte le tensioni necessarie per il funzionamento dei circuiti elettronici e del tubo; un gruppo in alta frequenza, per sintonizzarsi sul segnale di antenna e fornire in uscita il segnale televisivo di interesse; un gruppo discriminatore e rivelatore, in grado di ottenere, a partire dal segnale televisivo (detto segnale composito, perché contenente le due informazioni audio e video) i due segnali, audio (da inviare agli amplificatori di uscita) e video (da utilizzare per il pilotaggio del cinescopio). Dal segnale video devono essere poi estratti i due segnali di sincronismo (di riga e di quadro) e il segnale di luminanza che contiene le effettive informazioni di immagine. Tutti i circuiti elettronici e i relativi amplificatori erano inizialmente realizzati con la tecnica dei tubi a vuoto (valvole elettroniche). Il televisore appariva piuttosto grosso rispetto alla dimensione dello schermo e aveva un elevato consumo di potenza elettrica (varie centinaia di watt). La potenza assorbita era dovuta sia al cinescopio (che necessita del riscaldamento del cannone elettronico attraverso un opportuno filamento mantenuto a temperatura elevata con il passaggio di corrente elettrica), sia a tutte la valvole elettroniche presenti, ciascuna dotata di filamento proprio. Il televisore poteva anche costituire un pericolo per l'utente, sia per le potenze in gioco, relativamente elevate, e la presenza di punti a elevata temperatura, sia per l'alta tensione anodica relativa al cinescopio, un dispositivo peraltro sottovuoto, quindi relativamente fragile. Inoltre, non essendo convertita integralmente in energia luminosa sullo schermo, una parte dell'energia del fascetto elettronico veniva emessa sotto forma di radiazioni elettromagnetiche nella gamma dei raggi X, potenzialmente pericolose. Il comando del televisore era totalmente manuale, sia per la sintonia, sia per il controllo dell'audio (volume) e del video (sincronia, luminosità e contrasto). Nel televisore non era possibile alcuna forma di memorizzazione dell'immagine, per cui le immagini in movimento erano assolutamente labili e dovevano essere fruite in tempo reale. Tutti i circuiti elettronici utilizzati erano di tipo analogico. La messa a punto di un apparecchio televisivo delle prime generazioni era piuttosto complesso, essendo l'immagine soggetta a vari tipi di distorsioni e disturbi. Solo con una corretta gestione dei segnali di sincronismo e degli amplificatori audio e video era possibile un funzionamento accettabile. Per agevolare le operazioni di messa a punto, le emittenti televisive, in intervalli di assenza delle trasmissioni, trasmettevano un segnale video di riferimento, detto monoscopio, tale da permettere la regolazione di tutte le funzioni critiche del ricevitore. Altri inconvenienti, legati a difetti di sintonia e di discriminazione dei segnali, riguardavano l'influenza reciproca fra audio e video, per cui si potevano avere disturbi sull'immagine in relazione a particolari segnali audio, ovvero difetti sull'audio in corrispondenza a certe configurazioni di immagine.
Cenni storici: principali innovazioni
A partire dai primi tipi di apparecchi televisivi, sono state via via introdotte molte modifiche e innovazioni secondo varie direzioni di intervento: le principali hanno riguardato il cinescopio, la trasformazione dei circuiti elettronici, l'introduzione nei circuiti interni della tecnologia digitale e dei circuiti integrati, la memoria di immagine e l'avvento di nuovi tipi di schermi. Per quel che riguarda il cinescopio, la tendenza è stata innanzitutto quella di rendere meno ingombrante il tubo rispetto allo schermo, aumentando l'angolo di deflessione in modo da diminuire l'ingombro longitudinale del tubo e di conseguenza di tutto l'apparecchio. Sono stati poi introdotti cinescopi a colori, con tre cannoni elettronici e schermi in tricromia molto complessi, per i quali è stato tuttavia necessario aumentare la tensione anodica fino a oltre i 15.000 volt. Si è fatto infine ricorso a schermi di protezione per abbattere le emissioni dannose di raggi X. In riferimento ai circuiti elettronici, si è passati dalla tecnica dei tubi a quella dei dispositivi allo stato solido (transistori); questa trasformazione, che ha richiesto la riprogettazione completa di tutta la circuiteria interna, ha permesso di ridurre drasticamente il consumo di potenza: i transistori, infatti, a differenza delle valvole non necessitano di alcun tipo di riscaldamento per entrare in funzione. Il passaggio dalla tecnica dei tubi a quella dei transistori ha avuto ricadute positive sulle funzionalità dell'apparecchio televisivo, come la semplificazione dei cicli di accensione e di spegnimento che possono avvenire in modo quasi istantaneo (nei televisori a tubi l'accensione precedeva di qualche minuto la comparsa dell'immagine, a causa del tempo necessario per il riscaldamento di tutti i filamenti). L'avvento della tecnologia digitale e dei circuiti integrati ha permesso l'introduzione di vari circuiti di controllo e regolazione totalmente integrati (per esempio la regolazione del volume dell'audio può avvenire non attraverso un potenziometro, ma un circuito elettronico pilotabile a guadagno variabile) e del telecomando, che permette non solo di sintonizzarsi su insiemi di canali preselezionati, ma di intervenire su tutte le funzioni interne dell'apparecchio, attraverso tecniche di accesso interaffacciate a microprocessori. Occorre notare che la tecnologia digitale relativa alle funzioni di controllo è altra cosa rispetto alla televisione digitale o alla tecnologia digitale applicata al segnale video, che in questa fase ha mantenuto le proprie caratteristiche di segnale analogico. La memoria elettronica di immagine, la cui introduzione è stata resa possibile dallo sviluppo dei circuiti integrati allo stato solido, ha consentito di memorizzare per punti l'intera informazione di un'immagine a colori e di seguirne le variazioni conseguenti al movimento della scena. Un tale circuito integrato deve essere sufficientemente ampio (qualche milione di punti) e sufficientemente veloce (molte immagini al secondo). Con le memorie di immagine è stato così possibile disaccoppiare il segnale ricevuto rispetto al segnale visualizzato, ottenendo così tutta una serie di funzionalità, quali il fermo dell'immagine (immagine congelata) o la visualizzazione in opportune finestre sullo schermo, accanto al canale principale, di uno più canali supplementari con minore risoluzione). Con l'avvento di nuovi tipi di schermi, infine, principalmente al plasma e ai cristalli liquidi, la forma e l'aspetto esterno dei televisori hanno subito una radicale modifica, fino a raggiungere la configurazione a schermo piatto, a lungo inseguita, con scarsi risultati, con i CRT; il consumo di potenza è parallelamente diminuito, riducendosi a qualche decina di watt; anche la temperatura di tutte le componenti interne dell'apparecchio si è abbassata, rendendo più sicuro e più affidabile l'intero dispositivo.
Tecnica: dispositivi elettronici
Con riferimento a un apparecchio televisivo a schermo piatto (per esempio a cristalli liquidi) di ultima generazione, i dispositivi elettronici interni possono essere raggruppati nei seguenti apparati: gruppo in alta frequenza e di sintonia, gruppo di media frequenza di amplificazione e di discriminazione, stadi di elaborazione del segnale video RGB, di memorizzazione dell'immagine e di presentazione sullo schermo, stadi di amplificazione dei segnali audio e, infine, sistema di controllo a microprocessore. Gruppo in alta frequenza e di sintonia. Tale apparato permette di ricevere il segnale di antenna, di amplificarlo opportunamente e di sintonizzare l'apparecchio sul canale desiderato. A questo scopo il segnale a radiofrequenza (in bande VHF o UHF oppure in bande opportune relative alla ricezione da satellite, tipicamente nel campo delle microonde, 2-4 oppure 11-12 GHz) viene convertito in un segnale in media frequenza per mezzo di un opportuno battimento con oscillatori elettronici locali altamente stabilizzati (sistema a supereterodina). Variando la frequenza dell'oscillatore locale si predispone l'apparecchio alla sintonia su un opportuno canale. Di norma la sintonia può essere preselezionata, predisponendo il televisore alla ricezione di un insieme di canali scelto in fase di messa a punto iniziale. I canali preselezionati sono prescelti e memorizzati per mezzo dell'apparato di controllo dell'apparecchio. Gruppo di media frequenza di amplificazione e di discriminazione. In tale apparato, dal segnale video composito, opportunamente amplificato, sono tratte le componenti del segnale di crominanza (segnali RGB) e del segnale audio (mono o stereo) e i segnali corrispondenti ai dati ausiliari di teletext (attraverso un apposito decodificatore). Occorre notare che il segnale video composito potrebbe essere codificato secondo standard differenti, a seconda del tipo di trasmissione utilizzata (per esempio la codifica di colore potrebbe, a seconda dei casi, essere di tipo NTSC, utilizzata negli Stati Uniti, ovvero di tipo PAL, utilizzata in Europa). Per rendere il televisore compatibile con i vari standard utilizzati, lo stadio di discriminazione può essere realizzato con tecnica multistandard, in modo da rendere l'apparecchio di tipo universale. La trasmissione, inoltre, potrebbe avvenire con segnali video con standard di forma a 4/3 oppure a 16/9: anche in questo caso l'apparecchio potrebbe essere predisposto per entrambi; ovviamente sono realizzati anche apparecchi adatti a un solo standard, nel qual caso la ricezione è limitata alle sole modalità implementate nel dispositivo. Stadi di elaborazione del segnale video RGB, di memorizzazione dell'immagine e di presentazione sullo schermo. Tali apparati elaborano e utilizzano i segnali video RGB e gli eventuali segnali di teletext per memorizzarli sulla memoria di immagine e poi presentarli sullo schermo. È opportuno osservare che i segnali di ingresso di tali apparati possono essere quelli provenienti sia dai precedenti stati di sintonizzazione e di discriminazione, sia da altre fonti, che fanno riferimento alle porte SCART presenti ormai in tutti i televisori. Ogni porta SCART è una sorgente di segnali video e audio connettibile ad altri apparati, quali per esempio un videoregistratore oppure un set top box, per adattare la ricezione a una trasmissione di televisione digitale. Il sistema di controllo del televisore permette di selezionare da parte dell'utente la porta da cui prelevare il segnale utile, che può essere appunto una delle porte SCART o il segnale di antenna; in questo modo il televisore può funzionare in varie modalità, a seconda delle necessità d'uso (visualizzazione di un programma ricevuto in forma analogica, o di un programma registrato, o ancora di un programma televisivo digitale convertito dal set top box). L'interfaccia fra la memoria di immagine e lo schermo può anch'essa essere configurata in modo da selezionare la visione normale, la visione con sovraimpressione di informazioni teletext, la conversione di fattore di forma, il fermo immagine, la realizzazione di riquadri. Stadi di amplificazione dei segnali audio. Sono configurabili per l'ascolto mono o stereo e con livelli di amplificazione selezionabili dall'utente. Sistema di controllo a microprocessore. Intorno a tale sistema ruotano tutte le modalità di funzionamento dell'intero dispositivo. Totalmente assente nei televisori delle prime generazioni, l'apparato di controllo è costituito da un insieme di dispositivi elettronici integrati (microprocessori, elementi di memoria, circuiti logici, sistemi di ricezione delle informazioni) raccolti in un'unica scheda elettronica. Il sistema è pilotabile dall'utente per mezzo del telecomando, collegato con il televisore attraverso un sistema a raggi infrarossi. Il sistema di collegamento fra telecomando e televisore, molto semplice e affidabile, è finalizzato alla trasmissione di un insieme di dati digitali codificati a bassissima velocità (pochi bit al secondo). Il sistema di controllo, configurato sulla base delle istruzioni ricevute, attua le varie funzioni del televisore, con opportuni collegamenti interni agli apparati di ricezione ed elaborazione del segnale. Il sistema di accesso agli apparati di controllo avviene da parte dell'utente mediante una programmazione impostata sulla base di vari menu (corrispondenti a scelte preimpostate dal costruttore); la struttura dei vari menu è del tipo ad albero, per cui l'accesso ad alcune funzioni permette di accedere a menu secondari, e così via. Tutte le modalità di accesso al sistema di controllo sono visualizzate sullo stesso schermo dell'apparecchio con l'inserzione di caratteri e simboli opportuni sulla memoria di immagine da parte del sistema di controllo.
Tecnica: funzionalità dei sistemi di controllo
In generale sono sempre presenti le seguenti funzionalità: impostazione e preselezione della sintonia dell'apparecchio, selezione della porta di accesso video e controllo dei guadagni audio e video. Impostazione e preselezione della sintonia dell'apparecchio. Scopo di tali funzionalità, obbligatorie all'atto della prima accensione del televisore (altrimenti non è possibile il funzionamento per assenza di canali preselezionati), è quello di impostare i canali di cui si desidera (o su cui è possibile) effettuare la sintonizzazione e di memorizzare, per ciascuno di essi, la frequenza relativa, abbinando al canale scelto un numero progressivo di riferimento, utile per la ricerca rapida. L'impostazione e la scelta dei canali possono essere effettuate sia in modo manuale (localizzando il canale e abbinando a esso il numero d'ordine) sia, molto più semplicemente, in modo automatico, lanciando un programma che provvede ad analizzare progressivamente tutta la gamma di interesse (in genere le bande VHF e UHF), a localizzare in frequenza le trasmissioni presenti (con un grado sufficiente di qualità) e, per ciascuna di esse, memorizzarne la frequenza e il numero d'ordine progressivo. Spesso le emittenti inviano anche un segnale di riconoscimento, acquisito dal sistema di controllo, in modo da permettere all'utente di individuare in modo più semplice e mnemonico la trasmissione selezionata (per esempio, per la prima rete RAI, viene inviato il segnale alfanumerico RAI-1). I dati di tutte le emissioni individuate e selezionate vengono acquisiti da una memoria elettronica di tipo EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory), permanente (tale quindi da non perdere i dati anche se l'apparecchio viene spento) ma cancellabile e riconfigurabile se il processo di sintonizzazione viene ripetuto; l'utente può così accedere in modo rapido ai canali preselezionati, semplicemente inviando tramite il telecomando il numero d'ordine del canale prescelto: il sistema di controllo, ricevuto il comando tramite il numero d'ordine, riconosce il canale preselezionato e invia le informazioni di sintonia all'apparato di sintonizzazione. Selezione della porta di accesso video del televisore. Questa funzionalità, con eventuale selezione della sequenza temporale degli accessi, permette all'utente di scegliere la fonte del programma da visualizzare (sintonizzatore, videoregistratore, set top box) ed, eventualmente, di programmare un insieme di intervalli temporali relativi all'attivazione degli accessi, impostando ore e date desiderate. A questo scopo il sistema di controllo è provvisto di un opportuno orologio interno (a sua volta regolabile) e di un sistema in grado di confrontare l'ora e la data effettiva con quella impostata per attivare una certa funzionalità; in coincidenza con l'evento, il sistema di controllo provvede ad accendere il televisore e ad attivare la porta di accesso. Affinché il sistema di controllo possa effettuare l'operazione di accensione dell'apparecchio, quest'ultimo deve essere in condizioni di preaccensione (stand-by), con tutti gli apparati disinseriti a eccezione del sistema di controllo: in condizioni di spegnimento completo, infatti, mancando l'alimentazione l'apparato di controllo non è in grado di agire. Il passaggio dallo stato di stand-by a quello di accensione completa (e viceversa) avviene su comando del sistema di controllo che agisce sull'alimentatore principale, in particolare su un apposito transistore di potenza che alimenta tutti gli apparati del televisore. Controllo dei guadagni audio e video del televisore. Queste funzionalità consentono di modificare varie condizioni di funzionamento, relative alla parte audio (volume, bilanciamento dei canali stereo, ecc.) e alla parte video (condizioni di saturazione del colore, luminosità, ecc.). Alcune di queste funzioni sono ad accesso rapido (tipicamente il controllo del volume audio) oppure ad accesso tramite menu. Sono inoltre presenti funzioni ausiliarie di tipo vario, quali il controllo della sezione di teletext, la commutazione fra i vari rapporti di forma (4/3 oppure 16/9), disattivazione o meno dell'audio, inserzioni di sottotitoli, ecc. Tali funzioni variano moltissimo da modello a modello.