أنبوب جير

كان أنبوب جير أنبوب أشعة كاثود أحادي الأنبوب من أوائل أجهزة التلفاز الملون، طوره ويلارد جير. استخدم أنبوب جير نمطًا من الأهرامات الصغيرة المغطاة بالفوسفور ثلاثية الجوانب على الجانب الداخلي من لوحة CRT لخلط إشارات حمراء وخضراء وزرقاء منفصلة من ثلاث بنادق إلكترونية . كان لأنبوب جير عدد من العيوب ولم يتم استخدامه تجاريًا أبدًا بسبب الصور الأفضل بكثير التي تم إنشاؤها بواسطة نظام قناع الظل الخاص بشركة RCA . ومع ذلك، تم منح براءة اختراع جير أولاً، واشترت شركة RCA خيارًا عليها في حالة عدم نجاح تطويراتها الخاصة.

كانت التلفزيونات الملونة قد دُرست حتى قبل أن تصبح البث التجاري شائعًا، ولكن لم يتم النظر في المشكلة بجدية إلا في أواخر الأربعينيات. في ذلك الوقت، تم اقتراح عدد من الأنظمة التي تستخدم إشارات حمراء وخضراء وزرقاء منفصلة (RGB)، تبث على التوالي. تبث معظم الأنظمة التجريبية إطارات كاملة بالتتابع، باستخدام مرشح ملون (أو " هلام ") يدور أمام أنبوب تلفزيوني تقليدي بالأبيض والأسود. يشفر كل إطار لونًا واحدًا من الصورة، وتدور العجلة في مزامنة مع الإشارة بحيث يكون الهلام الصحيح أمام الشاشة عند عرض هذا الإطار الملون. نظرًا لأنها تبث إشارات منفصلة للألوان المختلفة، كانت كل هذه الأنظمة غير متوافقة مع أجهزة الأبيض والأسود الموجودة. كانت هناك مشكلة أخرى وهي أن المرشح الميكانيكي يجعلها تومض ما لم يتم استخدام معدلات تحديث عالية جدًا. ^[1]

عملت RCA على خطوط مختلفة تمامًا، باستخدام نظام السطوع واللون. لم يشفر هذا النظام أو ينقل إشارات RGB بشكل مباشر؛ بدلاً من ذلك، قام بدمج هذه الألوان في رقم سطوع إجمالي واحد، " السطوع ". تطابق السطوع بشكل وثيق مع إشارة الأبيض والأسود للبث الحالي، مما يسمح بعرضها على أجهزة تلفزيون بالأبيض والأسود. كانت هذه ميزة رئيسية على الأنظمة الميكانيكية التي اقترحتها مجموعات أخرى. ثم تم تشفير معلومات اللون بشكل منفصل وطويها في الإشارة كتعديل عالي التردد لإنتاج إشارة فيديو مركبة - على تلفزيون بالأبيض والأسود، ستُرى هذه المعلومات الإضافية على أنها عشوائية طفيفة لشدة الصورة، لكن الدقة المحدودة للمجموعات الموجودة جعلت هذا غير مرئي في الممارسة العملية. على مجموعات الألوان، سيتم تصفية الإشارة وإضافتها إلى السطوع لإعادة إنشاء RGB الأصلي للعرض.

على الرغم من الفوائد الهائلة التي حققها نظام RCA، إلا أنه لم يتم تطويره بنجاح لأنه كان من الصعب إنتاج أنابيب العرض. تستخدم أجهزة التلفاز بالأبيض والأسود إشارة مستمرة، ويمكن طلاء الأنبوب برواسب متساوية من الفوسفور. مع مفهوم السطوع، كان اللون يتغير باستمرار على طول الخط، وهو ما كان سريعًا جدًا بحيث لا يمكن لأي نوع من المرشحات الميكانيكية متابعته. بدلاً من ذلك، كان لا بد من تقسيم الفوسفور إلى نمط منفصل من البقع الملونة. كان تركيز الإشارة الصحيحة على كل من هذه البقع الصغيرة يتجاوز قدرة البنادق الإلكترونية في ذلك العصر. ^[2]

^كان تشارلز ويلارد جير، أستاذ مساعد في جامعة جنوب كاليفورنيا ^{آنذاك ، يلقي محاضرة عن الأساليب الميكانيكية لإنتاج التلفزيون الملون الذي كان قيد التجربة في أربعينيات القرن العشرين، وقرر أن النظام الممسوح إلكترونيًا سيكون أفضل إذا اخترعه شخص ما. وبعد أن ذكر} ذلك لزوجته، ردت قائلة: "من الأفضل أن تنشغل وتخترعه بنفسك". ^[3]

حل جير مشكلة العرض بالتطبيق الجديد للبصريات. فبدلاً من محاولة تركيز حزم الإلكترونات على بقع صغيرة، ركزها بدلاً من ذلك على مناطق أكبر واستخدم بصريات بسيطة لإعادة دمج كل لون أساسي فردي في أي مكان معين على الشاشة في بكسل واحد . تم ترتيب الأنبوب بثلاثة مدافع إلكترونية منفصلة، ​​واحدة لكل من الأحمر والأخضر والأزرق (RGB)، مرتبة حول الجزء الخارجي من منطقة الصورة. هذا جعل أنبوب جير كبيرًا جدًا؛ تقع "أعناق" الأنابيب عادةً خلف منطقة العرض وتمنح التلفزيون عمقه، بينما في أنبوب جير، تبرز الأعناق حول الجزء الخارجي من منطقة العرض، مما يجعلها أكبر بكثير. ^[4]

كان الوجه الخلفي للشاشة مغطى بسلسلة من الأهرامات المثلثية الصغيرة المطبوعة على ورقة من الألومنيوم، ومغطاة من الداخل بكل وجه بفوسفور ملون. وإذا تم محاذاتها بشكل صحيح، فإن شعاعًا إلكترونيًا معينًا لا يمكنه الوصول إلا إلى وجه واحد من الأهرامات، فيضربه وينتقل عبر المعدن الرقيق إلى طبقة الفوسفور الأكثر سمكًا بالداخل. وعندما تضرب البنادق الثلاثة وجوهها الخاصة، يتم إنشاء الضوء الملون في الجزء الداخلي من الهرم حيث يختلط، مما ينتج عنه شاشة ملونة مناسبة على القاعدة المفتوحة، والتي تواجه المستخدم. ^[4]

من بين المزايا الهائلة لنظام جير أنه يمكن استخدامه مع أي من أنظمة البث التلفزيوني الملون المقترحة. كانت شركة سي بي إس تروج لنظام " التسلسل الميداني " بمعدل 144 إطارًا في الثانية والذي كانت تنوي عرضه باستخدام عجلة مرشح ألوان ميكانيكية. يمكن عرض نفس الإشارة على أنبوب جير عن طريق إرسال كل إطار متتالي إلى بندقية مختلفة، بالتناوب. يمكن أيضًا عرض نظام "التسلسل النقطي" لشركة آر سي إيه عن طريق إلغاء تعدد الإرسال وإرسال جميع إشارات الألوان الثلاثة إلى كل من البنادق المناسبة في نفس الوقت. يمكن عرض إشارات الأبيض والأسود عن طريق إرسال نفس الإشارة، مع كتمها بمقدار 1/3، وأيضًا إلى البنادق الثلاثة في نفس الوقت. ^[5]

كان الحصول على شعاع الإلكترون ليضرب الهرم الصحيح، وليس الأهرامات المحيطة، مشكلة كبيرة في التصميم. يكون الشعاع من مسدس الإلكترون دائريًا عادةً، لذلك عندما تم توجيهه نحو هدف مثلثي، فإن جزءًا من الشعاع يمر عادةً عبر هرم الهدف ويضرب أجزاء أخرى على الشاشة. يؤدي هذا إلى مسح زائد ، مما يتسبب في ضبابية الصورة وغسلها. كانت المشكلة صعبة الحل بشكل خاص لأن الزاوية بين الشعاع والوجوه تغيرت أثناء مسح الشعاع للأنبوب - ستضرب الأهرامات القريبة من المدفع بزاوية قائمة تقريبًا، ولكن الأهرامات الموجودة على الجانب الآخر من الأنبوب كانت بزاوية حادة. ^[6] ونظرًا لأن كل مسدس كان منحرفًا عن المحور الرئيسي لـ CRT، فقد كان من الضروري إجراء تصحيحات هندسية كبيرة على هندسة النقطية أثناء المسح.

تقدم جير بطلب للحصول على براءة اختراع لتصميمه في 11 يوليو 1944. ^{[4] اشترت} شركة تكنيكولور حقوق براءة الاختراع وبدأت في تطوير وحدات النموذج الأولي بالتعاون مع معهد ستانفورد للأبحاث ، حيث أنفقت 500000 دولار في عام 1950 (ما يعادل تقريبًا 4 ملايين دولار في عام 2005) على التطوير. ^[7] تم الإبلاغ عن النظام على نطاق واسع في ذلك الوقت، بما في ذلك الإشارات في مجلة تايم ، ^[3] مجلة بوبيولار ساينس ، ^[5] مجلة بوبيولار ميكانيكس ، ^[8] مجلة راديو إلكترونيكس ، ^[9] وغيرها.

كانت العديد من الشركات الأخرى تعمل أيضًا على أنظمة التلفزيون الملون، وأبرزها شركة RCA . وقد تقدموا بطلب براءة اختراع لنظام قناع الظل الخاص بهم بعد أسابيع قليلة فقط من شركة Geer. وعندما أبلغت شركة Geer وشركة Technicolor شركة RCA ببراءة اختراعهما، حصلت شركة RCA على التراخيص وأضافت المزيد من التمويل للمشروع كـ "مساعدة إضافية" في حالة عدم نجاح أي من التطورات الداخلية الخاصة بهم.

في الاختبارات المباشرة ضد أنظمة تلفزيونية ملونة أخرى لجهود توحيد ألوان NTSC التي بدأت في نوفمبر 1949، لم يكن أداء أنبوب جير جيدًا بشكل خاص. أدى المسح الزائد إلى تسرب الألوان إلى وحدات البكسل المجاورة وأدى إلى ألوان باهتة وتسجيل ألوان وتباين رديئين. لم تقتصر هذه المشكلة بأي حال من الأحوال على أنبوب جير؛ فقد تم عرض العديد من التقنيات المختلفة في المعرض، وأثبت نظام CBS الميكانيكي فقط أنه قادر على إنتاج صورة ترضي الحكام. في عام 1950، تم اعتماد نظام CBS كمعيار NTSC. ^[1]

استمر جير في العمل على مشاكل المسح الزائد طوال أواخر الأربعينيات وحتى الخمسينيات من القرن العشرين، وسجل براءات اختراع إضافية على تصحيحات مختلفة لتحسين النظام. ^[6] كان البائعون الآخرون يحرزون خطوات مماثلة بتقنياتهم الخاصة، وفي عام 1953 أعادت NTSC عقد لجنة للنظر في مشكلة اللون. هذه المرة أثبت نظام قناع الظل الخاص بشركة RCA تفوقه بسرعة على جميع الأنظمة الأخرى، بما في ذلك نظام جير. ظل قناع الظل الطريقة الأساسية لبناء أجهزة التلفزيون الملونة، مع وجود Sony Trinitron في المرتبة الثانية بفارق كبير، حتى أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين عندما حلت تقنية LCD محل CRTs. في الوقت نفسه، تم أيضًا اعتماد نسخة RCA من ترميز الألوان في إشارة متوافقة مع أجهزة B&W الموجودة، مع التعديلات، وظلت المعيار التلفزيوني الأساسي في الولايات المتحدة حتى عام 2009، عندما تم إيقاف تشغيل التلفزيون التناظري .

استمر جير في العمل على مفهومه الأساسي لبعض الوقت، بالإضافة إلى مفاهيم أخرى متعلقة بالتلفاز. في عام 1955، قدم براءة اختراع على أنبوب تلفزيون مسطح يستخدم مسدسًا مرتبًا بجوار منطقة الصورة التي تطلق النار لأعلى باتجاه الأعلى. تم انحراف الشعاع بزاوية 90 درجة بواسطة سلسلة من الأسلاك المشحونة بحيث كان الشعاع يسافر الآن أفقيًا عبر الجزء الخلفي من منطقة الصورة. ثم قامت شبكة ثانية، تقع بجانب الأولى، بثني الشعاع بزاوية صغيرة حتى تصطدم بالجزء الخلفي من الشاشة. ^[10]

لا يبدو أن هذا الجهاز قد تم تصنيعه على الإطلاق، ويشير ترتيب عناصر التصويب إلى أن تركيز الصورة قد يكون مشكلة خطيرة. كان هناك مخترعان آخران يعملان على هذه المشكلة أيضًا، دينيس جابور في إنجلترا (المعروف بتطوير الصور المجسمة ) وويليام أيكين في الولايات المتحدة. تم تقديم براءتي اختراعهما قبل براءة اختراع جير، وتم بناء أنبوب أيكين بنجاح بأعداد صغيرة. في الآونة الأخيرة، تم استخدام مفاهيم مماثلة، جنبًا إلى جنب مع أنظمة التقارب التي يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر، لإنتاج أنظمة "أكثر تسطحًا"، عادةً لاستخدام شاشات الكمبيوتر . باعت شركة سوني أجهزة تلفزيون أحادية اللون ذات شاشة صغيرة باستخدام أنابيب أشعة كاثودية مسطحة تقريبًا مماثلة في الأساس؛ تم استخدامها لشاشات البث الخارجي أيضًا. ومع ذلك، سرعان ما حلت الأنظمة القائمة على شاشات الكريستال السائل محلها .

في عام 1960، تقدم بطلب للحصول على براءة اختراع لنظام تلفزيون ثلاثي الأبعاد يستخدم أنبوبين ملونين ونسخة ثنائية الأبعاد من أهراماته. ^{[ يحتاج إلى توضيح ]} تعكس القنوات الرأسية الضوء في اتجاهين، مما يوفر صورًا مختلفة لكل عين. ^[11]

هناك أجزاء من هذه المقالة (تلك المتعلقة بالبراءات) تحتاج إلى التحديث . والسبب المذكور هو: الروابط المؤدية إلى براءات الاختراع تؤدي إلى صفحات 404.. يرجى المساعدة في تحديث هذه المقالة لتعكس الأحداث الأخيرة أو المعلومات المتوفرة حديثًا. ( يناير 2024 )

• كروماترون ، وهو نوع آخر من أجهزة التلفاز الملون المبكرة التي لم تعد تستخدم
• أنبوب مؤشر الشعاع
• قناع الظل
• شبكة الفتحة

• إدوارد دبليو هيرولد، "تاريخ وتطور أنبوب الصورة الملونة"، وقائع جمعية عرض المعلومات ، المجلد 15 العدد 4 (أغسطس 1974)، ص 141-149.
• «أنبوب المعلم»، مجلة تايم ، 20 مارس 1950.