BREVE PREMESSA STORICA
 
Il primo televisore della storia, molto diverso in realtà da quelli attuali, fu costruito dall’ingegnere scozzese John Baird nel 1926 ed utilizzava un disco forato ruotante a grande velocità.

Il sistema era però di tipo elettromeccanico e non essendo suscettibile di miglioramenti, fu presto superato da quello  di tipo elettronico inventato da Zworykin che utilizzava l’iconoscopio come tubo da ripresa,  ed il cinescopio per ritrasformare gli impulsi elettrici in immagini luminose.

Soltanto nel 1953 nasce negli Stati Uniti il primo sistema televisivo a colori veramente moderno, funzionante secondo lo Standard NTSC (National Television System Committee = comitato per il sistema televisivo nazionale) che si diffuse anche in Giappone, Canada, e parte dell’America Latina.

In Italia la televisione in bianco e nero appare nel 1954.

La televisione a colori appare in Europa dopo il 1967 sotto forma di due nuovi Standard: SECAM e PAL che tentavano su strade diverse di correggere i difetti che intanto si erano evidenziati nell’NTSC.

Lo Standard SECAM (SEquentiel Couleur A  Mémoire = sistema a colori sequenziale a memoria), inventato in Francia si diffuse nei paesi dell’EST europeo e in  Russia.

Lo Standard PAL (Phase Alternation Line = righe ad alternanza di fase) inventato in Germania dall’Ing. Walter Brunch della Telefunken fu accolto in Italia e nel resto dell’Europa.

I tre sistemi televisivi sono  incompatibili tra loro, perciò un televisore costruito negli Stati Uniti e previsto per il sistema NTSC, non può funzionare in Europa dove si trasmette in PAL o in SECAM e viceversa.

Esistono però dei televisori oggi in cui è possibile scegliere il tipo di standard in quanto contengono, al loro interno, i tre tipi di decodificatori.
 
TRASMISSIONE DELLE IMMAGINI
La trasmissione d’immagini televisive può avvenire: 
  1. VIA ETERE
  2. VIA CAVO
  3. VIA SATELLITE
  4. A CIRCUITO CHIUSO

Le più diffuse, allo stato attuale, in Italia sono quelle via etere,  il cui principio di funzionamento è  realizzato secondo il seguente schema a blocchi.

Una telecamera riprende la scena trasformando l’immagine in un segnale elettrico televisivo che va a modulare una portante a radiofrequenza trasmessa poi via etere da un’antenna.

Un’altra antenna opportunamente sintonizzata sulla frequenza della stazione  trasmittente riceve il segnale a radiofrequenza che il televisore demodula ritrasformandolo in un’immagine uguale a quella di partenza.

 
TELECAMERA A COLORI
La telecamera riprende una scena a colori trasformando quindi l’informazione racchiusa nell’immagine stessa in tre segnali elettrici secondo lo schema seguente.

La luce proveniente dalla scena da riprendere entra nell’obiettivo della telecamera che la raccoglie e la separa nei  tre colori fondamentali per mezzo di tre lenti speciali, dette dicroiche, in grado di riflettere soltanto il colore rosso la prima, e il colore blu la seconda e di mandarle entro un tubo da ripresa in grado di trasformarle  in un opportuno segnale elettrico.

La luce verde, non deviata, entra direttamente nella telecamera del verde.

I tre tubi da ripresa generano quindi tre distinti segnali elettrici che racchiudono l’informazione presente nell’immagine originaria, ma dopo averla scomposta nei tre colori fondamentali: rosso, blu e verde.

Risulta, infatti, che dalla somma di questi tre colori, opportunamente mescolati in varie proporzioni, si possono ottenere tutti i colori possibili ed in tutte le più svariate sfumature ottenendo  pertanto qualunque immagine della realtà.

Sono prodotti dunque tre segnali elettrici corrispondenti ai tre colori primari rosso, blu e verde, segnali però che non sono trasmessi via etere indipendentemente.

Per motivi di compatibilità con i televisori in bianco e nero, infatti, si trasmettono invece un segnale di Luminanza, che rappresenta l’intensità di luce complessiva della scena, somma dei tre colori primari, e poi  il segnale del rosso e il segnale del blu.

In questo modo un televisore in bianco e nero, pur ricevendo i tre suddetti segnali, utilizza solo il segnale di Luminanza e ignora i due segnali del colore, mentre un televisore a colori utilizza i segnali del rosso e del blu trasmessi e ricava il verde, terzo colore, sottraendo al segnale di Luminanza,  l’informazione del rosso e del blu.

 
TUBI DA RIPRESA
La telecamera a colori quindi contiene tre tubi da ripresa che generano tre segnali elettrici proporzionali alla intensità di luce scomposta nei tre colori e contenuta punto per punto nell’immagine.

Esistono in commercio numerosi tipi di tubi da ripresa, quali VIDICON, ORTICON, PLUMBICON ecc. i quali rispondono in linea di principio allo schema di figura:

La superficie fotosensibile colpita dalla luce manifesta una maggiore o minore resistenza elettrica a seconda che sia stata poco o molto illuminata rispettivamente.

Il tubo a vuoto, d’altra parte, per mezzo di un pennello elettronico emesso da un catodo dalla parte opposta, colpisce lo stesso punto più o meno illuminato determinando, a seconda della maggiore o minore resistenza determinata dalla superficie fotosensibile e quindi dalla maggiore o minore luminosità dell’immagine in quel punto, una corrente elettrica direttamente proporzionale all’intensità di luce.

Vi sono poi tubi da ripresa più recenti realizzati allo stato solido, a  CCD  (Charge
C
oupled Device)
che hanno il vantaggio, rispetto ai tubi a vuoto, della robustezza meccanica, delle dimensioni ridotte, della bassa tensione di alimentazione. 

Sono caratterizzati dall’avere una superficie ricoperta da fotosensori in grado di produrre cariche elettriche se colpiti dalla luce.

Queste cariche vengono poi trasferite all’esterno a mezzo di lunghe file di registri a scorrimento integrati.
 
RIPRODUZIONE DELL'IMMAGINE
Il segnale elettrico così prodotto, è trasmesso, al televisore che lo riceve.

Ora il pennello elettronico va esplorando tutta la superficie illuminata per mezzo di righe orizzontali che nello Standard PAL sono 625.

Si descrive pertanto un’immagine formata da 625 righe, venticinque volte al secondo suddivise però in due semiquadri alternati per evitare lo sfarfallamento.

Sono descritte   prima le righe dispari e poi le righe pari, cinquanta volte al secondo sia le prime sia le seconde ottenendo così venticinque immagini complete al secondo.  

Ciò perché in una successione più rapida di dieci immagini al secondo, per il fenomeno della permanenza dell’immagine sulla retina dell’occhio umano, si ha la sensazione del movimento, analogamente a quanto avviene per il cinema dove si proiettano ventiquattro immagini al secondo, ottenendo l’impressione del movimento mentre invece si tratta di immagini ben ferme, trasmesse però in rapida successione.
 
SEGNALE VIDEO COMPOSITO

Il segnale video assume valori che vanno dal 10%, per il bianco, al 75 % per il nero, del valore del segnale composito totale determinando in questo modo punto per punto lungo ogni riga l’intensità del bianco o del nero che determinano la forma dell’immagine sullo schermo.

L’impulso di sincronismo di riga è generato dalla telecamera che riprende la scena alla fine di ogni riga quando il pennello elettronico, deflesso dal segnale di deflessione orizzontale, va a capo per ridescrivere una nuova riga.  

Il televisore che lo riceve via etere, lo applica all’oscillatore di riga e quindi al giogo di deflessione orizzontale che, inversamente, manda a capo il pennello elettronico che sta descrivendo l’immagine sullo schermo consentendogli di descrivere una nuova riga in sincronismo con quella del trasmettitore.

Il segnale televisivo composito comprende anche il BURST di colore, il segnale di sincronismo di colore cioè, che viene trasmesso anch’esso alla fine di ogni riga, subito dopo il sincronismo di riga come rappresentato schematicamente nella figura precedente e che è costituito da una decina di oscillazioni della portante cromatica, necessarie per rigenerare la portante cromatica in frequenza e in fase in ricezione essendo la trasmissione del segnale cromatico a portante soppressa.

Le righe descritte in ogni quadro, nello Standard PAL sono 625, e poiché sono descritti 25 quadri al secondo, vengono trasmesse 625 x 25 = 15.625 righe al secondo.  

Questa è pure la frequenza dell’oscillatore a dente di sega di riga che le traccia.
 
SCHERMO TELEVISIVO
Lo schermo televisivo, per una  convenzione internazionale, connessa ad una migliore visibilità dell’immagine, ha un rapporto base/altezza di 4/3 e la sua misura in pollici indica la lunghezza di una diagonale.

Vengono descritte prima le righe dispari e poi quelle pari, alla frequenza di 50 semiquadri al secondo, quindi 25 quadri al secondo.

Il pennello elettronico è guidato nel suo movimento dal segnale di deflessione orizzontale e da quello verticale che gli consentono di descrivere tutto il quadro partendo dall’angolo in alto a sinistra e scendendo gradualmente fino a descrivere tutto il primo semiquadro e tornando poi a capo per descrivere il secondo semiquadro. 

Il segnale video, ricavato dalla telecamera, è trasmesso via etere e ricevuto da tutti i televisori sintonizzati sulla stessa stazione che disegnano la stessa riga, essendo sincronizzati con la telecamera della sala di regia per mezzo di opportuni segnali di sincronismo che sono aggiunti alla fine di ogni riga.  

Alla fine di ogni semiquadro, in pratica cinquanta volte al secondo, è trasmesso un impulso di sincronismo di quadro che consente al pennello elettronico di ritornare all’inizio del quadro.

Il segnale di blanking invece serve per spegnere la traccia durante il ritorno del pennello elettronico a capo dopo ogni riga.

Il segnale video, gli impulsi di sincronismo, e i segnali di blanking assumono il nome di segnale televisivo composito che ha la forma di seguito indicata.
 
CINESCOPIO TELEVISIVO
Il cinescopio televisivo è essenzialmente un grosso tubo di vetro spesso, entro il quale è stato praticato il vuoto spinto ed al quale è stata applicata una differenza di potenziale di circa 15 KV per quelli in bianco e nero, e di circa 25 KV per quelli a colori, tra l’anodo, cioè la parte interna dello schermo, ed il catodo, costituito dal cannone elettronico.

Il cannone elettronico, catodo,  emette elettroni che, opportunamente deflessi dal giogo di deflessione magnetico, situato sul collo del tubo, arrivano sullo schermo colpendo particolari vernici che producono luce.

Le singole righe dell'immagine vengono descritte dal pennello elettronico, come indicato nell'animazione, partendo da sinistra verso destra al ritmo di 625 righe ogni venticinquesimo di secondo, cioè 15.625 righe al secondo.

Gli elettroni devono anche attraversare un foglio trasparente metallizzato che funge da anodo e che ha anche la funzione di specchio riflettente per la luce  perché essa, una volta prodotta, invece di rientrare nel tubo venga riflessa all’esterno.

Nel cinescopio a colori, lo schermo è costituito da più di quattrocentomila fosfori che producono luce colorata dei tre colori rosso, blu e verde, quando vengono colpiti dagli elettroni, generati da tre cannoni elettronici.

La telecamera ha anche un microfono incorporato che, sensibile al segnale sonoro, produce i segnali elettrici audio.

I segnali da trasmettere sono dunque nel complesso:

1) Y = R + B + V = SEGNALE DI LUMINANZA

2) R - Y = SEGNALE DEL ROSSO

3) B - Y = SEGNALE DEL BLU

4) SEGNALE AUDIO

 
SPETTRO DEL SEGNALE TELEVISIVO
Il segnale di luminanza è modulato in VSB ( VESTIGIAL SIDE BAND = BANDA LATERALE RESIDUA) e viene trasmesso con la portante ridotta di ampiezza, con la banda laterale destra per intero e una piccola parte della sinistra.  

Il segnale audio viene modulato in frequenza, (FM) e la sua portante è allocata a 5,5 MHz a destra della portante video, come in figura.

 
TRASMISSIONE DEL COLORE
I segnali del colore, R - Y e B - Y modulati con due portanti della stessa frequenza, ma sfasate di 90° fra loro, sono trasmessi a portante soppressa e modulati sia in fase sia in ampiezza.

Nella fase è racchiusa l’informazione della tinta del colore (tonalità), nell’ampiezza è racchiusa l’informazione della saturazione del colore (intensità).

Dalla combinazione dei due segnali di colore, R - Y e B - Y si ottengono tutte le sfumature possibili di tonalità e di intensità di colori che possono esistere.

In ricezione i televisori in bianco e nero ignorano il segnale di crominanza, utilizzando solo quello di luminanza che mandano all’unico cannone elettronico del cinescopio televisivo.

I televisori a colori, invece, dalla combinazione fra i tre segnali Y,   R - Y,     B - Y, riottengono i tre segnali di colore di partenza R (rosso), B (blu), V (verde) che mandati ai tre cannoni elettronici dei tre corrispondenti colori riproducono sullo schermo con i fosfori un’immagine analoga a quella ripresa dalla telecamera in trasmissione.

Una maschera forata, presente davanti allo schermo del cinescopio a colori consente al pennello elettronico del rosso di colpire solo i fosfori del rosso e non gli altri, e così anche per gli altri tre pennelli elettronici.

Le gamme di frequenza impiegate in Italia per le trasmissioni televisive via etere oggi sono le VHF e le UHF e la larghezza di banda complessiva di un canale televisivo è di 7 MHz per i canali VHF e di 8 MHz per i canali UHF.
 
SCHEMA A BLOCCHI DEL RICEVITORE TELEVISIVO IN B/N