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TV-Gerät

Television – Als TV-Gerät bezeichnet man einen Fernseher zum Empfang und zur Wiedergabe von Fernsehsignalen.

Beschreibung

Die Idee für ein erstes mechanisches TV-Gerät wurde bereits 1886 von Paul Nipkow in einem Patent dargelegt. Er gilt damit als der eigentliche Erfinder des TV-Geräts. Gebräuchlich für TV-Gerät ist auch die Bezeichnung Fernsehempfänger. In Anspielung auf das anfangs noch oft wahrnehmbare Flimmern der bewegten Bilder wird das TV-Gerät umgangssprachlich oft auch als Flimmerkiste bezeichnet. Weitere umgangssprachliche Bezeichnungen für den Fernsehapparat sind zum Beispiel Glotze und Mattscheibe.

Fernsehen unterscheidet sich vom Lesen dadurch dass der Betrachter oder Zuseher sein Blickfeld nicht nur auf ein kleines Detail einer Darstellung, sondern überwiegend auf ein Gesamtbild richtet, dieses ist beim Fernsehen meist bewegt. Im Gegensatz zum Lesen muss zum Fernsehen also ein Mindestbetrachtungsabstand zum TV-Gerät eingenommen werden, dieser Mindestabstand steigt proportional mit der gewählten Bildschirmdiagonale, nur so kann das menschliche Auge beim Fernsehen ohne Anstrengung einem gesamten Bildeindruck folgen. Auf einem (zum Lesen optimierten) Computerarbeitsplatz ist hingegen Fernsehen erst möglich sobald der Zuseher seinen Betrachtungsabstand zum Bildschirm entsprechend vergrößert, oder am Computerbildschirm ein kleineres Windows Fenster mit einer Videodarstellung öffnet.

Fernsehen oder ein Lesen einer Internet-Webseite benötigt also bei ein und derselben Bildschirmdiagonale unterschiedliche Betrachtungsabstände. Eine Alternative für eine Lesbarkeit von Texten im Fernseh-Betrachtungabstand ist, diese in großen Schriften anzuzeigen Teletext, allerdings scheidet dadurch ein Anzeigen von gewöhnlich formatierten Webseiten am TV-Gerät aus.

Die Wiedergabe der Bilder erfolgt üblicherweise auf einem Bildschirm. Die Nutzung von Projektoren als TV-Gerät ist unüblich, aber möglich. Auch ein Computer mit seinem Monitor kann mittels einer TV-Karte als TV-Gerät dienen. Der neben dem Bildwiedergabesystem wichtigste Teil eines TV-Geräts ist der Tuner, der die analogen bzw. digitalen Hochfrequenzsignale aus dem Kabelanschluss, der Antenne, vom Satellit in ein Videosignal umwandelt. Für den Anschluss von anderen Videosystemen (z. B. DVD-Player, DVB-T-Tuner, Satelliten-Receiver) steht an europäischen Geräten meist eine SCART-Buchse zur Verfügung. Zur Wiedergabe der Töne werden Lautsprecher benutzt, die auch außerhalb des eigentlichen Gerätes liegen können.

Man unterscheidet Farb-TV-Geräte, die Bilder in Farbe darstellen können und Schwarz-Weiß-TV-Gerät, die lediglich Graustufen-Bilder darstellen können. Letztere haben heute nur noch wenig Bedeutung, können Sendungen in Farbe aber ebenfalls auswerten und ihren Fähigkeiten entsprechend darstellen.

Weltweit haben sich für das analoge Fernsehen diverse unterschiedliche Fernsehnormen mit verschiedenen Bildauflösungen etabliert, die mit Einzelbuchstaben von A bis N bezeichnet werden; dazu kommen noch die drei verschiedenen Farbübertragungs-Normen PAL, SECAM und NTSC. Im deutschsprachigen Raum werden im Moment die Fernsehnormen B für VHF-Sender und G für UHF-Sender sowie der PAL-Standard für die Farbübertragung verwendet; zusammenfassend spricht man von PAL-B/G. Beim Digitalfernsehen sind diese Normunterschiede außer der Bildauflösung nicht mehr von Bedeutung.

Bei den so genannten 100-Hz-TV-Geräten wird das 1. Halbbild jedes Bildes gespeichert, und dann erst mit dem 2. Halbbild zusammen dargestellt; danach werden beide noch einmal wiederholt, während bereits das 1. Halbbild des nächsten Bildes empfangen wird. Im Endeffekt wird somit jedes Bild zweimal gezeigt, dadurch verschwindet das Bildflimmern subjektiv vollständig. Bei schnell bewegten Bildern ist jedoch eine recht aufwändige digitale Nachbearbeitung der Bilder im Gerät nötig (so genanntes Deinterlacing), um Artefakte durch den so veränderten Zeitablauf der Bilddarstellung zu vermeiden; von günstigen 100-Hz-Geräten wird dies meist nicht geleistet.

Bedient wird das TV-Gerät heutzutage fast ausschließlich über eine IR-Fernbedienung. Mit einem häufig vorhandenen Hotelmodus lassen sich bestimmte Einstellmöglichkeiten blockieren.

TV-Gerät-Typen:
Kathodenstrahlröhrenbildschirm (Röhren-TV-Gerät)
Flüssigkristallbildschirm (LCD-TV-Gerät)
Plasma-TV
Rückprojektions-TV
Videoprojektor
OLED-TV-Gerät

In Zukunft:
Feldemissionsbildschirm:
Bisher wurde unter dem Begriff TV-Gerät ein so genanntes Röhren-TV-Gerät verstanden, wobei sich der Begriff Röhre auf das Hauptbauteil, die Kathodenstrahl-Bildröhre bezieht. Diese wird auch oft als Braunsche Röhre bezeichnet (nach ihrem Erfinder Karl Ferdinand Braun) und besteht aus einem luftleeren, trichterförmigen Glasbehälter, in dem je nach der gewünschten Helligkeit eines Bildpunktes mehr oder weniger Elektronen von der Kathode (eine Glühwendel ähnlich wie in herkömmlichen Glühbirnen) an der Rückseite des TV-Geräts mittels Hochspannung herausgelöst und zur weiter vorn liegenden Anode hin beschleunigt werden.

Die Hochspannung an der Anode wird in der Regel durch einen so genannten Zeilentrafo erzeugt und beträgt je nach Bildschirmgröße 6.000 bis 33.000 Volt. Sie kann auch nach dem Abschalten noch eine ganze Weile lang weiter bestehen bleiben. Aufgrund der geringen Leistung ist diese Spannung für Menschen im Allgemeinen nicht tödlich, es kommt aber bei einer Berührung zu sehr starken reflexartigen Muskelbewegungen, die körperlichen Schaden und Sachschaden anrichten können. Deshalb sollten Arbeiten im Inneren von Röhren-TV-Geräten nur von geschultem Personal durchgeführt werden.

Ein beheiztes Metall-Röhrchen dient in der Bildröhre als Glühkathode. Von dieser werden durch ein mit 400-1000 Volt positiv geladenes Gitter (G2) (Positiv ist Elektronenmangel) Elektronen punktförmig losgerissen. Ein gering negativ geladener Zylinder (Wehneltzylinder) ermöglicht eine Steuerung der Elektronenmenge, was einer Steuerung der Bildpunkthelligkeit entspricht. Ein weiteres Elektrostatisches Linsensystem (3-4 kVolt) regelt den Fokus. (Insgesamt ähnelt das kompakte Bildröhren-Elektronen-System stark einem optischen Linsensystem mit einer Iris und einer Lichtquelle). Ohne eine weitere Ablenkvorkehrung würde der Elektronenstrahl durch die Bildschirmanode in Richtung Bildschirmmitte beschleunigt, dort lediglich einen einzigen hellen Bildpunkt hinterlassen, und die an der Bildschirm-Rückseite angebrachte Phosphor-Leuchtschicht dort sofort durch einen Einbrennpunkt schädigen. Durch zwei am Bildröhrenhals 90 Grad versetzt angeordnete Ablenkeinheiten wird der Elektronenstrahl in der gewünschten Zeilenzahl und Bildfrequenz mittels zwei sägezahnförmiger Ablenksignale über den Bildschirm geführt. Normalerweise wird der Elektronenstrahl zeilenweise von links nach rechts und oben nach unten über den Bildschirm gefahren und ergibt so aus den unterschiedlichen Helligkeiten das Bild. Die Wiederholrate eines kompletten Vorgangs (z. B. des Bildaufbaus) wird in Hertz (Hz) angegeben (100 Hz = 100 mal pro Sekunde). Die horizontale Ablenkung ist in der Regel im Zeilentransformator mit der Hochspannungserzeugung gekoppelt, bei einem Ausfall bleibt so durch Wegfall der Bildröhren-Anodenhochspannung ein schädigender Einbrennfleck aus, bei Ausfall der vertikalen Ablenkeinheit entsteht so auf dem Bildschirm der charakteristisch horizontale helle Strich.

In der Frühzeit des Fernsehens (1930er und 1940er Jahre) wurde auch die elektrostatische Bildablenkung verwendet. Hier befinden sich zwei in einem Winkel von 90° gegeneinander versetzte Kondensatorplatten im Hals der Bildröhre, zwischen denen sich bei Anlegen von hoher Spannung ein elektrostatisches Feld aufbaut, welche den Elektronenstrahl ablenkt. Da der hier erzielte maximale Ablenkwinkel bei annehmbaren Ablenkspannungen jedoch nur ca. 40° erreicht, hatte sich später die elektromagnetische Ablenkung mit Ablenkspulen durchgesetzt, bei der Ablenkwinkel bis zu 110° und mehr möglich sind.

Bei Farb-TV-Geräten gibt es drei leicht gegeneinander versetzte Kathoden für die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau; eine Maske in Form eines feinen Metallgitters knapp hinter der Mattscheibe sorgt in diesem Fall dafür, dass die Elektronen von jeder Kathode nur auf Fluoreszenzpunkte "ihrer" Farbe treffen können. Die übrigen Elektronen bleiben in der Maske hängen. Da die meisten Elektronen daher den Bildschirm nie erreichen, muss die Beschleunigungsspannung in einem Farb-TV-Gerät bei gleicher Bildhelligkeit viel höher sein als in einem Schwarz-Weiß-Gerät. Die fluoreszierende Schicht besteht in diesem Fall aus nebeneinander liegenden kleinen Punkten oder Streifen der drei Grundfarben. Diese Elemente kann man leicht erkennen, wenn man den Bildschirm aus kurzer Distanz betrachtet.

Diese konventionellen Röhren-TV-Geräte werden heute zunehmend von Flachbild-TV-Geräten abgelöst, die im Wesentlichen auf den Panel-Techniken LCD und Plasma basieren. Entsprechend spricht man von einem LCD-TV oder Plasma-TV. Im Jahr 2006 wurden in Deutschland erstmals mehr Flachbild-TV-Geräte verkauft als konventionelle Röhren-TV-Geräte.

Der Hauptvorteil von Flachbild-Technik resultiert daraus dass diese durch Verzicht auf einen luftleeren aus Glas gefertigten schweren Glaskolben, eine wesentlich geringere Gerätetiefe bei gleichzeitig größerem Bildschirm ermöglicht. Flachbild-TV-Geräte sind allerdings mit einem neuartigen Problem behaftet, eine Pixel Umschaltzeit ist gegenüber Kathodenstrahlröhren träge und verursachte bei bewegten Bildern Verwischungen im Bild. Eine beim Röhrenfernsehen wegen der dort fast verzögerungsfreien Schreibtechnik verwendeten Zeilensprungtechnik kann aus diesem Grund bei Flachbild-TV-Geräten nicht eingesetzt werden, Flachbild-TV-Geräte schreiben deshalb Bilder derzeit nur im Vollbildverfahren. Nur im Zeilensprungverfahren vorliegendes Filmmaterial muss daher vor einer Darstellung am Flachbildschirm digital auf Vollbild umgerechnet werden, daraus entstehen neuartige Darstellungsprobleme mit Kammeffekten. Moderne Flachbild-TV-Geräte treiben deswegen einen immensen Rechenaufwand zur digitalen Bildbearbeitung, die Bildqualität bei niedrigpreisigen Geräten lässt aus diesem Grund oft zu wünschen übrig. Eine Besserung verspricht bei modernen Flachbild-TV-Geräten eine Steigerung der Bildwechselfrequenz von 50Hz (50 Halbbilder im Zeilensprungverfahren ergeben 25 Vollbilder) auf 100Hz (und mehr), was vor allem mit einer so genannten LED Technik gelingt.

Flachbildfernsehtechnik bietet aber auch Vorteile, so steigert Umgebungslicht bei LCD TV-Geräten noch den Kontrast, selbst bei direkter Sonneneinstrahlung wird schwarz noch als schwarz dargestellt. Bildröhren können diesen Kontrast bei direkter Sonneneinstrahlung nicht liefern, da sie das eingestrahlte Licht, aufgrund des mehr oder weniger dunkelgrauen Hintergrundes, zum Teil wieder reflektieren und so die Darstellung einer tiefschwarzen Fläche unter diesen Bedingungen nicht möglich ist.

Plasmatechnik eignet sich hingegen besonders für großformatige Flachbildschirme, auch sind kritische Pixel-Umschaltzeiten gegenüber LCD mit Plasmatechnik einfacher zu beherrschen.

Die folgende Nachteile der Flachbildschirme, gegenüber konventionellen Röhrenmonitoren gelten nach wie vor:

- lässt sich bei ihnen kein dem gewohnten Fernsehbild vergleichbarer Schwarzwert darstellen, daher ist statt echtem Schwarz nur ein dunkles Grau möglich,
- ist der Farbraum (Anzahl der darstellbaren Farben) begrenzt, das Resultat ist Blässe des Bildes,
- zeigen sich bei schnellen Bewegungen mitunter Nachzieheffekte oder Bewegungsartefakte,
- verbrauchen Plasma-TV-Geräte sehr viel Strom ( bei älteren Geräten ), können flimmern und altern schneller als andere TV-Gerät,
- ist bei LCD-TV-Geräten eine meist leichte, bei Rückprojektions-TV-Geräten eine meist starke Abhängigkeit des Bildeindrucks (Helligkeit, Kontrast, Farbe) vom Winkel des Betrachters zum TV-Gerät zu beobachten,
- haben Flachbildschirme ein festes Pixel-Raster (Auflösung), so dass bei Darstellung von Bildern, die von diesem Raster abweichen, eine Umrechnung erfolgen muss, die meist zu zusätzlichen Artefakten und Einbußen der Bildqualität führt.

Vorteile gegenüber Röhren-TV-Geräten sind

- die geringe Bautiefe von nur etwa 10 cm, während bei Röhrengeräten mit großen Bilddiagonalen bis zu 60 cm üblich sind.
- die leichte Bauweise, die auch ein direktes Montieren an Wänden ermöglicht und der früheren Zukunftsvision "TV-Geräte, der wie ein Bild an die Wand gehängt werden kann" entspricht.
- Flachbild-TV-Geräte haben oftmals eine höhere darstellbare Bildauflösung und sind seit neuerem auch fähig, HDTV-Signale entgegenzunehmen, während dies bisher bei Röhren-TV-Geräte nur auf einige der in der EU verfügbaren Modelle zutrifft.

Um HD-Ready konform zu sein, sind mindestens 720 Bildzeilen nötig. HDTV ist die weltweit eingeführte Norm für hochauflösendes Fernsehen, das z. B. in Nordamerika und Ostasien schon recht verbreitet ist. HDTV-fähige Röhren-TV-Geräte gibt es in Deutschland derzeit (April 2004) von JVC und Samsung, über weitere zukünftige Modelle existieren Gerüchte. Mit Sharp und Loewe haben bereits die ersten Hersteller die Produktion von Röhren-TV-Geräten eingestellt. Andere, z. B. Panasonic, haben ihre Modellpalette im Produktbereich Röhren-TV-Geräte erheblich verkleinert. Andere Hersteller wie Samsung und Philips, entwickeln allerdings neuartige, flachere Bildröhren, um den größten Vorteil von Flachbildschirmen zumindest etwas zu relativieren.

Die Bildqualität und die korrekte Bildjustierung von TV-Geräten lassen sich mit Hilfe von Testbildern beurteilen.

Digitale TV-Gerät:
Graetz und Schaub-Lorenz präsentierten Anfang der Achtziger Jahre neuartige digitale Fernsehgeräte unter der Bezeichnung Digivision. Diese erstmalig in Fernsehgeräten eingesetzte Digitaltechnik basierte auf mehreren von Intermetall entwickelten, neuartigen integrierten Schaltkreisen. Diese ermöglichten erstmals eine voll digitale Bildbearbeitung im TV-Gerät. Dazu wurde ein analog empfangenes Videosignal im TV-Gerät digitalisiert, digital bearbeitet, und anschließend zur Ausgabe über eine weiterhin analoge Bildröhre wieder in ein Analogsignal umgewandelt. Neben einer digitalen Bildbearbeitung war so auch ein digitales Einstellen verschiedener weiterer Parameter eines TV-Gerät(es) wie Bildgeometrie oder Farbwiedergabe möglich. Das Konzept sollte vor allem eine über die gesamte Lebensdauer des Gerätes konstante Bildqualität gewährleisten.

Nachdem ein Empfangsweg weiterhin analog und somit fehleranfällig sowie Ressourcen verschwendend war, wurde zu dieser Zeit intensiv über eine Digitalisierung des Empfangsweges nachgedacht, ein erstes Ergebnis war TV-SAT und D2-MAC welches aber nicht einen Weg in die Rundfunkempfänger fand.

Eine Digitalisierung des Fernsehens erfolgte seit diesem Zeitpunkt in zwei parallelen getrennten Bereichen.

Eine Digitalisierung des Empfangsweges (DVB oder IP)
Eine Digitalisierung der Bildausgabe (Flachbildschirm)
Fernsehgeräte mit interner digitaler Verarbeitung als auch (digitalem) Flachdisplay gelten heute als Standard. Volldigitale Fernsehgeräte, die sowohl über einen digitalen Empfang, eine digitale interne Verarbeitung als auch einem digitalen Display (Ausgabe) verfügen, werden IDTV genannt.

100 Hz TV-Gerät :
Eine Digitalisierung des Videosignales ermöglichte durch fallende Speicherpreise eine neuartige Innovation: Durch Zwischenspeichern der Video-Halbbilder, und Auslesen der Bildinformation in doppelter Geschwindigkeit (100Hz anstatt 50Hz) war es möglich, das bei normalen Fernsehgeräten problematische unruhige Flimmern des Bildes zu stabilisieren.

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