نور و رنگ در تلویزیون

بازدیدها: 107

نورمرئی یا قابل رویت به امواج الکترومغناطیسی که دارای طول موج بین ۳۷۰ تا۷۸۰نانومتر باشند نورمرئی یا قابل رویت گفت می شود .حساسیت چشم انسان نسبت به تمام موجها یکسان نبوده وهر طول موج به یک رنگ خاص دیده می شود. بطور کلی چشم طبیعی انسانقادر به تشخیص وتفکیک بیش از یکصدوهشتاد نوع رنگ با شدت های مختلف است.
بعبارتدیگر هر رنگ با یک فرکانس خاص مشخص می شود . سرعت نور واواج الکترومغناطیسی در خلاءثابت وبرابر درنظر گرفته می شود. طول موج برابر فرکانس را برابر f وسرعت را برابرc درنظر بگیریم ، بین این پارامتر ها رابطه : برقرار خواهد بود. پهنای باند تلویزیونرنگی همانطوریکه گفته شد چشم انسان قادر به تشخیص وتفکیک بیش از ۱۸۰ نوع رنگ مختلفمی باشد . این رنگها با شدت وروشنائی های متفاوتی وجود دارند. بنابراین درارسالتصاویر رنگی پهنای باند عظیمی غیر ممکن وبسیار مشکل است.

بنابراین باید به روشهای خاصی این پهنای باند کاهش پیداکرده وبرابر پهنای باند ارسال تصاویر سیاه و سفیدشود. توجه داشته باشید که پهنای باند تصویردر تلویزیون سیاه وسفید(درسیستم ۶۲۵ خطیبا فرکانس عمودی ۵۰ هرتز ) حدود ۶ مگاهرتز می باشد . (BW=۶mhz) در ادامه بحث نحوهکاهش پهنای باند بیان خواهد شد . ترکیب رنگها با ترکیب ومخلوط نمودن رنگهای اصلیقرمز ، سبز ، آبی سایر رنگها ساخته می شوند. برای نشان د ادن نحوه رنگها از دایرهرنگ یا دایره نیوتن استفاده می شود. توجه داشته باشید که نحوه ترکیب رنگها در بحثنور واپتیک با رنگهای نقاشی و روغنی متفاوت است . دراینجا هر منبع نور رنگ اصلی رامعادل یک دایره نقاشی فرض می کنیم .
نقاطی که دو دایره با هم تداخل می کنند. نشان دهنده ترکیب آن دو رنگ است ورنگ سفید ترکیبی از هر سه رنگ اصلی است .بعبارتدیگر بودن هر سه رنگ نشان دهندهخ رنگ سفید ونبودن هر سه رنگ نشان دنده رنگ سیاهاست. اصل رنگ هر رنگ دارای طول موج مشخصی است . این طول موج با طول موج سایر رنگهامتفاوت بوده وسبب تمایز رنگها از یکدیگر می شود.به این معنی که طول موج رنگ سبز بارنگ آبی متفاوت است . طول موج رنگهای اصلی قرمز ،سبز، وآبی به ترتیب برابر می باشند . طول موج بقیه رنگها در محدوده تا قراردارند . شکل ۲ محدوده طول موج های مرئی وقابل رویت توسط چشم انسان اشباع رنگ Saturation هررنگ دارای یک طول موج اصلی است .
ولی سایر طول موج ها نیز همراه طول موج اصلی وجود دارند. میزان این طول موج هایا بعبارت دیگر رنگ سفید موجود در کنار رنگ اصلی نشان دهنده اشباع رنگ خواهد بود. هر چه میزان نور سفید همراه یک رنگ بیشتر باشد درصد اشباع آن کمتر خواهد بود. منابعنور خالص قرمز ،سبز،آبی وسایر رنگها دارای اشباع ۱۰۰% هستند. ولی درجه اشباع رنگسفید ۰ است . توجه داشته باشید در طبیعت منابع نور خالص (واقعی ) یا اشباع ۱۰۰%وجود ندارند. عوامل مشخص کننده رنگ هر نور ورنگ قابل رویت با سه عامل مهم مشخص میشود. عامل اول روشنائی (لومینانس Luminance یا برایتنس Brightness ) است .این عاملهمان Yروشنائی درتلویزیون سیاه وسفید است . دومین عامل ، عامل رنگ وجزءکرومینانانس Chrominanceاست . طول موج تعیین کننده عامل رنگ وجزء اصلی آن است . سومین عامل درصداشباع یا غلظت رنگ (saturation)است که بین آن ۰ تا ۱۰۰% تغییرپیدا می کند. درتلویزیون رنگی باید اطلاعات مربوط به این سه عامل رنگی برابر سیگنال سیاه وسفید بهاضافه سیگنال رنگ است وخود سیگنال رنگ شامل دو عامل کرومینانس واشباع است.
نحوهترکیب وساخت سیگنال های رنگ در سیستم های مختلف یکسان است .
▪ برخی از اصلاحاترایج در مباحث تلویزیون رنگی
ـ رنگ سفید(White): ترکیبی از سه رنگ اصلی قرمز ،سبز ، وآبی با ضرایب برداشت مشخص است .
عامل رنگ (Hue) : تعیین کننده نوع رنگبوده وطول موج را مشخص می کند. برای مثال جسم سبز رنگ دارای هیوی سبز است .
ـاشباع رنگ (saturation) : اشباع درصد تیرگی وروشنائی یک رنگ را مشخص می کند.
ـکرومینانس (Chrominance) : شاملHue و Saturationاست واطلاعات کامل رنگ راشامل میشود. ـ روشنائی یا لومینانس (Luminance) : میزان نوری است که برای روشنائی محیط وکلتصویر استفاده می شود. در تلویزیون رنگی مجموع اطلاعات لومینانس وکرومینانس تعیینکننده اطلاعت تصویر رنگی خواهند بود. ساخت وتولید رنگ در تلویزیون رنگی رنگهای مکملیا متمم ، به رنگهایی که از ترکیب آنها رنگ سفید حاصل میشود. رنگهای مکمل یا متممگفته می شود. سفید = قرمز+ سبز + آبی سفید = زرد + آبی زرد وآبی مکمل یکدیگر هستندسفید = قرمز + فیروزه ای قرمز وفیروزه ای مکمل یکدیگر هستند سفید = سبز + بنفش سبزوبنفش مکمل یکدیگر هستند برای ایجاد رنگهای مختلف درتلویزیون از دوروش می تواناستفاده کرد . درروشی که افزایشی نامیده می شود با ترکیب دورنگ از سه رنگ اصلی رنگفرعی سوم ساخته میشود.
به عبارت دیگر این روش ،روش ترکیب رنگهاست. قرمز + سبز = زرد ، آبی + قرمز = بنفش ، سبز +آبی = فیروزه ای در روش کاهشی یا تفاضلی ، برایساختن رنگ اصلی را از رنگ سفید کم می کنند. این روش توسط فیلتر های اپتیکی انجام میشود ومعمولا در تلویزیون رنگر از آن استفاده می شود. سفید – آبی = زرد ، سفید – قرمز = فیروزه ای ، سفید – سبز = بفش روش ارسال تواتری رنگ قبل از پیدایش روش هایامروزی ، برای ارسال رنگ از روش های مکانیکی والکترومکانیکی استفاده می شد. اساسکار بیشتر این روش ها بر پایه ارسال تواتری یا سریال اطلاعات استوار بوده است . درروش تواتری توسط یک پروژکتور نور بصورت مخروطی تولید می شود.
در جلوی این منبعنور مخروطی ، یک دیسک چرخان مرکب از فیلترهای رنگی مختلف قرارداده شده است . اگرسرعت چرخش دیسک کند باشد ،چشم انسان فقط یکی از رنگها را احساس خواهد کرد ولی باافزایش سرعت به بالاتر از حد چشمک زدن تصویر ، چشم ترکیبی از رنگها را می بیند. اگریک جسم رنگی ( عکسی شفاف از جسم ) در فیلتر وپروژکتور قرارداده شود ، تصویر این جسمبر روی صفحه نمایش ، نقش خواهد بست . چرخش دیسک های قرمز ، سبز،آبی در جلوی نورپروژکتور ،رنگ جسم بر روی صفحه مشاهده خواهد شد. این توضیح بسیار ساده ای از روشتواتری ارسال رنگ است . برای ارسال رنگ در جلوی دوربین فرستنده یک فیلتر رنگی مشابهآنچه که گفته شد قرارداده می شود. تصویر جسم بر روی دوربین می تابد ودوربین درهرلحظه سیگنال های الکتریکی مختلفی را تولید می کند.
اگر فرض کنیم فیلتر جلویدوربین شامل سه فیلتر قرمز ، سبز وآبی است ، خروجی دوربین به ترتیب سه سیگنال مربوطبه هرکدام از این رنگها خواهد بود. برای اینکه چشم تصاویر ارسال شده را رنگی ببیند،باید فرکانس ارسال رنگها زیاد باشد ودر اینجا پهنای باند سه برابر ارسال تصاویرسیاه وسفید خواهد بود . یک موتور الکتریکی در فرستنده ویک موتور الکتریکی در گیرندهوظیفه چرخاندن فیلترهای رنگی جلوی دوربین ولامپ تصویر را برعهده دارند. بنابراینپالس های همزمان کننده ای به همراه سیگنال تصویر فرستاده میشوند تا فاز وسرعت چرخشاین موتورها هماهنگ شود .
درگیرنده ابتدا سیگنالهای سریال ارسالی دریافت وانتخابمی شوند. پس از تقویت ، این سیگنال ها به لامپ تصویری که فقط تولید نور سفید وتصویرسیاه وسفید می کند،. داده می شود . در جلوی لامپ تصویر یک دیسک چرخان مشابه با دیسکفرستنده قرارداده شده تا تصویر سیاه وسفید تولیدی به تصویر رنگی تبدیل شود. ایندیسک توسط یک موتور الکتریکی بطور همفاز ، هم سرعت وهماهنگ با موتور فرستنده بهچرخش در می آید.
پالس های همزمان کننده ارسالی از فرستنده رابر عهده دارند. درروش تواتری ارسال رنگ فرکانس تصویر باید حداقل سه برابر فرکانس تصاویر سیاه وسفیدباشد تا تصویر بصورت رنگی مشاهده شود . به این ترتیب اصل سازگاری (سازش وهماهنگی ) برقرارنبوده وگیرنده های سیاه وسفید قادر به دریافت تصاویر ارسالی توسط فرستنده هایسیتم تواتری نخواهند بود وبه این ترتیب این روش مترود مانده ونمی تواند بعنوان یکسیستم ارسال رنگ مورد استفاده قرارگیرد . بلوک دیاگرام کلی فرستنده های رنگی برایارسال سیگنال های B-Y,R-Y,Y ابتدا آنها را بر روی فرکانس های حامل مدوله و سپس آنهارا با هم ترکیب و ارسال می کنند .
به این ترتیب که سیگنال های تفاضلی رنگ B-Y,R-Y بر روی حامل های رنگ سوار و سپس با سیگنال Y ترکیب و به همراه سیگنال Y مجدداً بر روی حامل اصلی مدوله و ارسال می شوند (مشابه تلویزیون سیاه و سفید) . بهفرکانس های حامل رنگ ، حمال های فرعی (Sub Carrier) و به حامل سیگنال Y حامل اصلیگفته می شود . در اینجا تمام سیکنال های مورد نیاز در تلویزیون سیاه و سفید بههمراه سیگنال های رنگ و پالس هایی موسوم به پالس همزمانی یا شناسایی رنگ (signal Burst) ارسال می شوند. وظیفه سیگنال برست همزمانی مدارات رنگ گیرنده با فرستندهاست.
منبع: پایگاه مقالات علمی پژوهشسرای دانش آموزی