M.Salehi
31st January 2012, 18:45
یکی از روشهای تصویرسازی در لامپهای تکثیر کننده فوتونی ، استفاده از لامپ تصویر است. لامپ تصویر وسیله‌ای است که برای تصویرسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سطح اول در یک لامپ تصویر درست مانند سطح اول در یک لامپ تکثیر کننده فوتونی است. تفاوتی که هست این است که
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/1/16/lamp-T.jpg
یکی از روشهای تصویرسازی در لامپهای تکثیر کننده فوتونی ، استفاده از لامپ تصویر است. لامپ تصویر وسیله‌ای است که برای تصویرسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سطح اول در یک لامپ تصویر درست مانند سطح اول در یک لامپ تکثیر کننده فوتونی است. تفاوتی که هست این است که توزیع فضایی نقش نور که از سیستم اپتیکی تحویل می‌شود، برای کاربرد بعدی حفظ می‌شود.
انواع لامپ تصویر
دو نوع لامپ تصویر وجود دارد که یکی در تولید علائم الکترونیکی نظیر دوربين هاي تلويزيوني (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%AF%D9%88%D8%B1%D8%A8%DB%8C%D9%8 6+%D8%AA%D9%84%D9%88%DB%8C%D8%B2%DB%8C%D9%88%D9%86 %DB%8C) مورد استفاده قرار می‌گیرد که لامپ ذخیره نام دارد و دیگری لامپ مبدل یا تقویت کننده است که تولید تصویری از صحنه می‌کند که با چشم غیر مسطح دیده نمی‌شود.
لامپ ذخیره
یک لامپ ذخیره از دو قسمت تشکیل شده است: قسمت خواندن و قسمت نوشتن، که قسمت نوشتن از یک سطح فوتوالکتریک و یک سطح ذخیره تشکیل شده است. با اعمال ميدان الكتريكيیا مغناطیسی بین این دو سطح فوتوالکترونهای گسیلیده از کاتد به سوی نقطه متناظرشان در سطح ذخیره هدایت می‌شوند. در سطح ذخیره این الكترونهاولید یک توزیع بار نایکنواختی که به مانند یک تصویر آینه‌ای توزیع نور در کاتد فوتوالکتریک است، می‌کنند.
این نقش بار بوسیله یک باریکه الکترون در روی سطح ذخیره به صورت مجموعه‌ای از خطوط نزدیک به هم و متوازی خوانده می‌شود. از آنجا که مقدار بار مورد لزوم برای تولید یک توزیع یکنواخت بستگی به تابندگی دارد که نایکنواختی را تولید کرده است، تغییرات بار علائمی را بوجود می‌آورد که می‌توان بعد از تقویت برای تولید یک تصویر تلویزیونی بازنمون کرد.
مبدل تصویر یا تقویت کننده
تقویت کننده‌ها و مبدلهای تصویر تولید تصویر مرئی می‌کنند. یک تقویت کننده تصویر از یک صفحه تاریک ، تصویری تولید می‌کند که به آسانی قابل مشاهده است. مقابل انتهای این لامپها نظیر لامپهای ذخیره یک فتوکاتد گسیلنده و یک عدسی الکتروستاتیک برای کانونی کردن توزیع الکترون روی صفحه مخصوص قرار دارد. در مبدلهای تصویر یک صفحه فسفری تصویر را دریافت می‌کند. با یک ولتا‍ژشتاب مناسب ، فوتوالکترون می‌تواند فسفر (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%81%D8%B3%D9%81%D8%B1) روی صفحه را تحریک کند و روشنایی تصویر را زیاد کند. در آن صورت تحریک فسفرهای مرئی ، تصویر روی فوتوکاتد را به تصویر مرئی تبدیل می‌کند.
تقویت تصویر
برای تقویت تصویر فوتوکاتد دوم در جلوی پرده فسفری اول قرار می‌گیرد و یک روش دیگر استفاده از صفحه میکروکانال درون لامپ تصویر است. این وسیله از تکثیرکن‌های کانالی کوتاه و طولی زیاد که کناد هم لوله شده و تولید یک صفحه گرد را داده‌اند، تشکیل شده است. فوتوالکترونها شتاب گرفته و وارد یک کانال می‌شوند و پیش از اینکه به پرده فسفری متصل و به روی صفحه میکروکانال برخورد کنند، تکثیر می‌شوند.
محدودیت لامپ ذخیره
اگر قسمتی از تصویر خیلی روشن باشد، منطقه اطراف را تحت تاثیر قرار می‌دهد. اگر جسم تغییر نکند، تصویر به صورت یک تصویر بعدی نمایان می‌شود. این مورد از چارچوبی به چارچوب دیگر اتفاق می‌افتد. در موارد مشخص این تاثیر ناکامل قدرت تفکیک سیستم را به اندازه نقش تصویر تحت تاثیر قرار می‌دهد.
صفحه فسفري
هر ماده‌اي است كه در معرض تابش پرتو، (پرتو تابيده شده ممكن است فرابنفش يا پرتوالكتروني باشد)، نور مرئي تابش كند فسفر ناميده مي‌شود. رنگ‌هاي فلورسنت نيز نور فرابنفش نامرئي را جذب مي‌كنند و نور مرئي با يك رنگ خاص را تابش مي‌كنند.
در يك لامپ اشعه كاتدي نيز سطح داخلي صفحه تلويزيون با فسفر پوشيده شده است. وقتي الكترون‌ها با صفحه برخورد مي‌كنند، صفحه تابش مي‌كند. در تلويزيون‌هاي سياه و سفيد فقط يك نوع فسفر وجود دارد كه با برخورد الكترون به آن نور سفيد تابش مي‌كند؛ اما در تلويزيون رنگي 3نوع فسفر وجود دارد كه به صورت نقاط يا رديف‌هايي هستند كه نور قرمز، سبز و آبي تابش مي‌كند. اگر به صفحه تلويزيون نزديك شويد، مي‌توانيد اين نقاط رنگي را ببينيد. در مقابل 3 پرتو الكترون وجود دارد كه اين 3 رنگ را روشن مي‌كنند. رنگ‌هاي ديگر از تركيب اين رنگ‌ها به دست مي‌آيند. وقتي روي صفحه يك نقطه قرمز داريم، پرتو الكترون نور قرمز عمل مي‌كند و فسفر نور قرمز را روشن مي‌كند. وقتي يك نقطه سفيد داريم، هر سه رنگ با هم روشن مي‌شوند و تركيب آنها نور سفيد را تشكيل مي‌دهد. تا به حال هزاران فسفر مختلف براساس رنگي كه تابش مي‌كنند و مدت زماني كه تابش آنها طول مي‌كشد، فرمول‌بندي شده‌اند.
پرتو الكترون در واقع تصوير را روي صفحه نقاشي مي‌كند. مدارهاي الكتريكي درون تلويزيون به كمك سيم‌پيچ‌هاي مغناطيسي، پرتو الكترون را به صورت رفت و برگشتي و بالا و پايين روي صفحه حركت مي‌دهند. پرتو الكترون يك خط از تصوير را از چپ به راست نقاشي مي‌كند و سپس بسرعت برمي‌گردد، كمي پايين مي‌آيد و يك خط افقي ديگر را نقاشي مي‌كند و همين طور تا پايين ادامه مي‌يابد. زماني كه پرتو به ابتدا برمي‌گردد، خاموش است و اثري روي صفحه نمي‌گذارد. زماني كه پرتو روشن است و خطوط تصوير را نقاشي مي‌كند با تغيير شدت پرتو درجه‌هاي مختلف رنگ توليد مي‌شود و به اين ترتيب تصوير تشكيل مي‌شود، چون فاصله بين خطوط بسيار كم است، مغز ما همه آنها را مانند يك تصوير مي‌بيند. از بالا تا پايين صفحه تلويزيون به طور معمول 480 سطر وجود دارد كه تصوير را تشكيل مي‌دهد.
عملكرد يك سيستم تلويزيونعملكرد فني يك سيستم تلويزيوني با كيفيت تصاوير توليد شده سنجيده مي‌شود و يك تصوير هنگامي با كيفيت بالا ارزيابي مي‌شود كه بازسازي نزديك به كامل يك صحنه واقعي باشد تغيير عمده‌اي در تصوير يك صحنه به دلايل هنري (به عنوان مثال محو و يا مات كردن بخش‌هايي از پس زمينه تصوير)ممكن است انجام شود اما هدف اصلي از تكنيك تلويزيون بازسازي مجدد و يا حتي‌المقدر مشابه تصوير صحنه اصلي مي‌باشد.
با توجه به مطالب فوق نتيجه مي‌شود كه ارزيابي شما تصاوير تلويزيوني در نهايت به صورت نظري خواهد بود و اين امر نمي‌تواند براي مهندسين و متخصصان تلويزيون مطلوب باشد زيرا آنها به معيارهاي عملي و كمي نياز دارند تا در طراحي و عملكرد تلويزيوني و توسعه محصولات جديد از آنها استفاده برده و نتيجه كار خود را به صورت كمي ارزيابي نمايند.
تعيين معيارهاي كيفي عيني براي تصاوير تلويزيون با توجه به لزوم مقايسه مابين اين تصاوير با سيستم عكاسي و فيلم پيچيده‌تر مي‌شود.
عكاسي مقدم بر تلويزيون بوده و كيفيت فيلم به طور سنتي مبنايي براي تعيين كيفيت تصاوير تلويزيون محسوب مي‌شود.
بارها عنوان شده كه هدف سيستم تلويزيون آنالوگ متداول، مشابه‌سازي كيفيت فيلم سينمايي 16 ميليمتري مي‌باشد و همچنين هدف سيستم HDTV (تلويزيون با وضوح بالا) رسيدن به كيفيت فيلم‌هاي سينمايي صفحه عريض مي‌باشد
مقايسه كيفيت تصاوير تلويزيون و فيلم مشكل است و نمي‌تواند دقيق باشد زيرا به طور ذاتي تفاوتهايي مابين فرايندهاي به كار رفته در عكاسي و تلويزيون وجود دارد كه اين امر را غيرممكن مي‌سازد. با وجود اين تفاوتها، متخصصان تلويزيون مي‌بايست استانداردهايي عملي براي تعيين كيفيت تصاوير به كاربرند كه مشابه استاندارهاي مربوط به فيلم باشد گرچه اين مقايسه نمي‌تواند دقيق باشد.
طي ساليان گذشته تحقيقات مفصلي توسط صنايع عكاسي و تلويزيون در اين خصوص به عمل آمده و تعاريف عملي از معيارهاي كيفي تصاوير تلويزيون به همراه روش‌هاي اندازه‌گيري و مشخصات فني مربوط از اين تحقيقات حاصل شده است. ليست جامع اين معيارها همراه با روش‌هاي اندازه‌گيري براي سيستم‌هاي رنگي و تك‌رنگ به طور مشترك توسط EIA (انجمن صنايع الكترونيك) و TIA (انجمن صنايع مخابرات) تحت استاندارد EIA-TIA-250-C تدوين و منتشر شده است. گرچه اين جزوات به منظور تدوين استانداردهاي سيستم ارسال سيگنال تدوين شده اما مبناي مناسبي براي ارزيابي عملكرد كل سيستم مي‌باشد.
از آنجايي كه خرابي و ضعف عملكرد در يك سيستم معمولاً تجمعي مي‌باشد، استانداردهاي انتقال نيز نسبت به سيستم كامل، شديدتر و داراي معيارهاي بالاتري مي‌باشد.
معيارهاي كيفيت تصوير
معيارهاي كيفيت تصوير را مي‌توان به دو گروه تقسيم كرد. معيارهاي اصلي كه در مورد كليه سيستم‌هاي تصوير كاربرد دارد و عيوب تصويري كه بعضي از آنها مختص تصاوير تلويزيوني مي‌باشد، معيارهاي اصلي شامل وضوح تصوير، مقياس خاكستري و نسبت سيگنال به نويز و رنگ‌سنجي مي‌باشند كه در اين نوشته به طور اجمال به آنها پرداخته مي‌شود.
http://mist.ir/SetTopBox/DigitalTVAnalogTV.jpg
وضوح تصوير IMAGE DEFINITION
معناي لغت وضوح تصوير در لغت‌نامه‌ها، مشخص بودن حدود و كناره‌هاي تصوير مي‌باشد كه از جنبه فني نيز قابل قبول مي‌باشد. يك تعريف ساده‌تر و با دقت كمتر از عبارت وضوح تصوير، ظاهر شدن تصوير به صورت متمركز در محل اصلي “IN FOCUS” مي‌باشد يا در تعريف ديگر، وضوح تصوير ميزان دقت در محل‌هاي گذر و يا لبه‌هاي تصوير مابين ناحيه‌هاي تاريك و روشن تصوير مي‌باشد.
در يك سيستم با وضوح بالا اين لبه‌ها مي‌بايست خيلي نازك و تيز باشد.
با توجه به بررسي‌هاي به عمل آمده وضوح تصوير بستگي كامل به حد تفكيك خطوط تصوير دارد كه به نوبه خود توسط كمترين زاويه‌اي كه خطوط تصوير از يكديگر قابل تشخيص مي‌باشد تعيين گردد.
زاويه مابين خطوط تصوير با توجه به مشخص بودن نسبت ابعاد تصوير و نسبت با فاصله تماشاي تلويزيون به ارتفاع تصوير قابل تبديل به تعداد خطوط جاروب شده تصوير مي‌باشد و اين روش يعني شمارش تعداد خطوط تصوير معياري براي تعيين وضوح تصوير گرديده است.
به منظور تعيين حد تفكيك گيرنده‌ها، پترن‌هاي استاندارد مخصوص توسط EIA توصيه شده كه به طور گسترده به منظور ارزيابي عملكرد كلي سيستم تلويزيون و به خصوص حد تفكيك خطوط كاربرد داشته و عدد تفكيك به راحتي از روي آن اندازه‌گيري مي‌شود.
حد تفكيك خطوط در سيستم‌هاي تلويزيون آنالوگ به طور عملي مابين 300 الي 400 بوده و در تلويزيون ديجيتال با وضوح بالا (HDTV) به 720 افزايش مي‌يابد.
مقياس خاكستري تصوير IMAG GRAY SCALE
اهميت مقياس خاكستري براي اندازه‌گيري كيفيت تصوير مي‌تواند با مثال زير بهتر تشريح شود.
هنگامي كه اسلايد بر روي يك پرده در اتاقي نمايش داده شود، اگر چراغها خاموش باشند، تصوير زنده و داراي وضوح مي‌باشد. حال اگر چراغها روشن شوند با افزايش نور محيط بر روي پرده نمايش، تصوير رنگ پريده و بي‌روح مي‌شود با افزايش بيشتر روشنايي محيط بر روي پرده نمايش، نه تنها تصوير روشنايي و كنتراست نسبي (عوامل مقياس خاكستري) بلكه وضوح كلي خود را نيز از دست مي‌دهد.
ـ مقياس خاكستري مشخص‌كننده روشنايي تصوير به عنوان تابعي از روشنايي صحنه موردنظر مي‌باشد و به آن مشخصه انتقالي روشنايي نيز گفته مي‌شود و توسط سه عامل زير به طور كامل تعريف مي‌شود.
ـ روشنايي حداكثر: روشنايي پرنور ترين ناحيه تصوير
ـ نسبت كنتراست: نسبت روشن‌ترين بخش تصوير به تاريك‌ترين بخش آن
ـ گاما: شيب مشخصه انتقالي روشنايي تصوير برحسب تابعي از روشنايي صحنه كه غالباً به صورت لگاريتيمي بيان
مي‌شود.
عوامل بسياري بر روشنايي و نسبت كنتراست تصاوير تلويزيوني مؤثرند كه مهمترين آنها مشخصات لامپ تصوير و نور محيط مي‌باشند.
در سالهاي اخير پيشرفت زيادي در ساخت لامپ تصويرها به عمل آمده به نحوي كه روشنايي حداكثر و نسبت كنتراست تصوير افزايش قابل ملاحظه‌اي يافته‌اند. ميزان روشنايي حداكثر در زمينه سفيد درخشان از 10 به 65 فوت لامپرت افزايش يافته است، دلايل اين افزايش قابل ملاحظه، بهبود فسفرها، طراحي بهتر تفنگ الكتروني، افزايش ولتاژ اشعه و كاربرد پوشش فلزي مناسب در پشت صحنه لامپ تصوير مي‌باشد.
در جدول زير حدود تقريبي نسبت كنتراست و روشنايي حداكثر سيستم‌هاي مختلف با يكديگر مقايسه شده است.
سيستم
سينما (فيلم)
تلويزيون HDTV
تلويزيون مرغوب
تلويزيون معمولي
روشنايي (فوت لامبرت(
25
100
65
40
نسبت كنتراس
100-50
100-50
65-25
20-10
عملاً كنترانست به مقدار زيادي به نورپردازي محيط و يا در واقع نور محيط كه بر روي لامپ تصوير منعكس مي‌شود، نيز بستگي دارد كه خارج از كنترل طراحان سيستم بوده و مي‌بايست توسط استفاده‌كننده از دستگاه تنظيم گردد.
گاما و كيفيت تصوير
گاماي واحد تصوير، نشانگر اين امر است كه سيستم دقيقاً از جنبه مقياس خاكستري، صحنه اصلي را بازسازي مي‌كند كه اين امر از جنبه فني مطلوب مي‌باشد اگرچه گاهي به دلايل هنري تغييري جزئي در گاما اعمال مي‌گردد.
اگر گاما بيشتر از يك باشد تصوير به نظر زنده‌تر و واضح‌تر شده، اما دامنه عملكرد كنتراست كاهش مي‌يابد با كاهش گاما تصوير ملايم و مات به نظر مي‌رسد، تعيين گاما براي تصوير تلويزيون به منظور ايجاد تصوير مطلوب امري سليقه‌اي بوده و براي تصاوير رنگي، گاما مابين 2/1 تا 5/1 مقدار بهينه محسوب مي‌گردد.
گامي تصوير ايجاد شده توسط يك سيستم تلويزيون با ضرب كردن گاماهاي بخش‌هاي مختلف سيستم بدست مي‌آيد كه مهمترين بخش‌هاي سيستم عبارت از دوربين، لامپ تصوير و تقويت‌كننده‌هاي غيرخطي ويدئو مي‌باشند كه در بخش آخر يعني تقويت‌كننده‌هاي ويدئو امكان تصحيح گاما وجود دارد.
نسبت سيگنال به نويز
نويز در سيستم‌هاي آنالوگ در كليه بخش‌هاي سيستم و در كل سيستم به صورت تجمعي وجود دارد و نسبت سيگنال به نويز در سيستم كامل كمتر از هريك از بخش‌هاي سيستم مي‌باشد. با وجود اين كه سيگنال آنالوگ با عبور از مراحل و بخش‌هاي مختلف به تدريج كيفيت خود را از دست مي‌دهد. اما كامل از بين نرفته و قابل استفاده مي‌باشد. در حالي كه در سيگنال ديجيتال، نويز سبب ايجاد خطا در اطلاعات شده و تا زماني كه نرخ خطاي بيتها BIT ERROR RATE (BER) كم باشد، مدارات تصحيح قادر به بازيابي اطلاعات بوده و عملاً افتي در نسبت سيگنال به نويز اتفاق نمي‌افتد، اما اگر قدرت نويز افزايش زيادي يابد نرخ خطا آن چنان بزرگ مي‌شود كه تصحيح خطا مؤثر نبوده و سيگنال از بين رفته و قابل دريافت نمي‌باشد.
استانداردهاي تعيين شده براي نسبت سيگنال به نويز براي دريافت مناسب سيگنال عاري از نويز 55db و براي دريافت سيگنال قابل قبول با نويز كم 42db تعيين شده است
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/1/16/lamp-T.jpg
یکی از روشهای تصویرسازی در لامپهای تکثیر کننده فوتونی ، استفاده از لامپ تصویر است. لامپ تصویر وسیله‌ای است که برای تصویرسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سطح اول در یک لامپ تصویر درست مانند سطح اول در یک لامپ تکثیر کننده فوتونی است. تفاوتی که هست این است که توزیع فضایی نقش نور که از سیستم اپتیکی تحویل می‌شود، برای کاربرد بعدی حفظ می‌شود.
انواع لامپ تصویر
دو نوع لامپ تصویر وجود دارد که یکی در تولید علائم الکترونیکی نظیر دوربين هاي تلويزيوني (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%AF%D9%88%D8%B1%D8%A8%DB%8C%D9%8 6+%D8%AA%D9%84%D9%88%DB%8C%D8%B2%DB%8C%D9%88%D9%86 %DB%8C) مورد استفاده قرار می‌گیرد که لامپ ذخیره نام دارد و دیگری لامپ مبدل یا تقویت کننده است که تولید تصویری از صحنه می‌کند که با چشم غیر مسطح دیده نمی‌شود.
لامپ ذخیره
یک لامپ ذخیره از دو قسمت تشکیل شده است: قسمت خواندن و قسمت نوشتن، که قسمت نوشتن از یک سطح فوتوالکتریک و یک سطح ذخیره تشکیل شده است. با اعمال ميدان الكتريكيیا مغناطیسی بین این دو سطح فوتوالکترونهای گسیلیده از کاتد به سوی نقطه متناظرشان در سطح ذخیره هدایت می‌شوند. در سطح ذخیره این الكترونهاولید یک توزیع بار نایکنواختی که به مانند یک تصویر آینه‌ای توزیع نور در کاتد فوتوالکتریک است، می‌کنند.
این نقش بار بوسیله یک باریکه الکترون در روی سطح ذخیره به صورت مجموعه‌ای از خطوط نزدیک به هم و متوازی خوانده می‌شود. از آنجا که مقدار بار مورد لزوم برای تولید یک توزیع یکنواخت بستگی به تابندگی دارد که نایکنواختی را تولید کرده است، تغییرات بار علائمی را بوجود می‌آورد که می‌توان بعد از تقویت برای تولید یک تصویر تلویزیونی بازنمون کرد.
مبدل تصویر یا تقویت کننده
تقویت کننده‌ها و مبدلهای تصویر تولید تصویر مرئی می‌کنند. یک تقویت کننده تصویر از یک صفحه تاریک ، تصویری تولید می‌کند که به آسانی قابل مشاهده است. مقابل انتهای این لامپها نظیر لامپهای ذخیره یک فتوکاتد گسیلنده و یک عدسی الکتروستاتیک برای کانونی کردن توزیع الکترون روی صفحه مخصوص قرار دارد. در مبدلهای تصویر یک صفحه فسفری تصویر را دریافت می‌کند. با یک ولتا‍ژشتاب مناسب ، فوتوالکترون می‌تواند فسفر (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%81%D8%B3%D9%81%D8%B1) روی صفحه را تحریک کند و روشنایی تصویر را زیاد کند. در آن صورت تحریک فسفرهای مرئی ، تصویر روی فوتوکاتد را به تصویر مرئی تبدیل می‌کند.
تقویت تصویر
برای تقویت تصویر فوتوکاتد دوم در جلوی پرده فسفری اول قرار می‌گیرد و یک روش دیگر استفاده از صفحه میکروکانال درون لامپ تصویر است. این وسیله از تکثیرکن‌های کانالی کوتاه و طولی زیاد که کناد هم لوله شده و تولید یک صفحه گرد را داده‌اند، تشکیل شده است. فوتوالکترونها شتاب گرفته و وارد یک کانال می‌شوند و پیش از اینکه به پرده فسفری متصل و به روی صفحه میکروکانال برخورد کنند، تکثیر می‌شوند.
محدودیت لامپ ذخیره
اگر قسمتی از تصویر خیلی روشن باشد، منطقه اطراف را تحت تاثیر قرار می‌دهد. اگر جسم تغییر نکند، تصویر به صورت یک تصویر بعدی نمایان می‌شود. این مورد از چارچوبی به چارچوب دیگر اتفاق می‌افتد. در موارد مشخص این تاثیر ناکامل قدرت تفکیک سیستم را به اندازه نقش تصویر تحت تاثیر قرار می‌دهد.
صفحه فسفري
هر ماده‌اي است كه در معرض تابش پرتو، (پرتو تابيده شده ممكن است فرابنفش يا پرتوالكتروني باشد)، نور مرئي تابش كند فسفر ناميده مي‌شود. رنگ‌هاي فلورسنت نيز نور فرابنفش نامرئي را جذب مي‌كنند و نور مرئي با يك رنگ خاص را تابش مي‌كنند.
در يك لامپ اشعه كاتدي نيز سطح داخلي صفحه تلويزيون با فسفر پوشيده شده است. وقتي الكترون‌ها با صفحه برخورد مي‌كنند، صفحه تابش مي‌كند. در تلويزيون‌هاي سياه و سفيد فقط يك نوع فسفر وجود دارد كه با برخورد الكترون به آن نور سفيد تابش مي‌كند؛ اما در تلويزيون رنگي 3نوع فسفر وجود دارد كه به صورت نقاط يا رديف‌هايي هستند كه نور قرمز، سبز و آبي تابش مي‌كند. اگر به صفحه تلويزيون نزديك شويد، مي‌توانيد اين نقاط رنگي را ببينيد. در مقابل 3 پرتو الكترون وجود دارد كه اين 3 رنگ را روشن مي‌كنند. رنگ‌هاي ديگر از تركيب اين رنگ‌ها به دست مي‌آيند. وقتي روي صفحه يك نقطه قرمز داريم، پرتو الكترون نور قرمز عمل مي‌كند و فسفر نور قرمز را روشن مي‌كند. وقتي يك نقطه سفيد داريم، هر سه رنگ با هم روشن مي‌شوند و تركيب آنها نور سفيد را تشكيل مي‌دهد. تا به حال هزاران فسفر مختلف براساس رنگي كه تابش مي‌كنند و مدت زماني كه تابش آنها طول مي‌كشد، فرمول‌بندي شده‌اند.
پرتو الكترون در واقع تصوير را روي صفحه نقاشي مي‌كند. مدارهاي الكتريكي درون تلويزيون به كمك سيم‌پيچ‌هاي مغناطيسي، پرتو الكترون را به صورت رفت و برگشتي و بالا و پايين روي صفحه حركت مي‌دهند. پرتو الكترون يك خط از تصوير را از چپ به راست نقاشي مي‌كند و سپس بسرعت برمي‌گردد، كمي پايين مي‌آيد و يك خط افقي ديگر را نقاشي مي‌كند و همين طور تا پايين ادامه مي‌يابد. زماني كه پرتو به ابتدا برمي‌گردد، خاموش است و اثري روي صفحه نمي‌گذارد. زماني كه پرتو روشن است و خطوط تصوير را نقاشي مي‌كند با تغيير شدت پرتو درجه‌هاي مختلف رنگ توليد مي‌شود و به اين ترتيب تصوير تشكيل مي‌شود، چون فاصله بين خطوط بسيار كم است، مغز ما همه آنها را مانند يك تصوير مي‌بيند. از بالا تا پايين صفحه تلويزيون به طور معمول 480 سطر وجود دارد كه تصوير را تشكيل مي‌دهد.
عملكرد يك سيستم تلويزيونعملكرد فني يك سيستم تلويزيوني با كيفيت تصاوير توليد شده سنجيده مي‌شود و يك تصوير هنگامي با كيفيت بالا ارزيابي مي‌شود كه بازسازي نزديك به كامل يك صحنه واقعي باشد تغيير عمده‌اي در تصوير يك صحنه به دلايل هنري (به عنوان مثال محو و يا مات كردن بخش‌هايي از پس زمينه تصوير)ممكن است انجام شود اما هدف اصلي از تكنيك تلويزيون بازسازي مجدد و يا حتي‌المقدر مشابه تصوير صحنه اصلي مي‌باشد.
با توجه به مطالب فوق نتيجه مي‌شود كه ارزيابي شما تصاوير تلويزيوني در نهايت به صورت نظري خواهد بود و اين امر نمي‌تواند براي مهندسين و متخصصان تلويزيون مطلوب باشد زيرا آنها به معيارهاي عملي و كمي نياز دارند تا در طراحي و عملكرد تلويزيوني و توسعه محصولات جديد از آنها استفاده برده و نتيجه كار خود را به صورت كمي ارزيابي نمايند.
تعيين معيارهاي كيفي عيني براي تصاوير تلويزيون با توجه به لزوم مقايسه مابين اين تصاوير با سيستم عكاسي و فيلم پيچيده‌تر مي‌شود.
عكاسي مقدم بر تلويزيون بوده و كيفيت فيلم به طور سنتي مبنايي براي تعيين كيفيت تصاوير تلويزيون محسوب مي‌شود.
بارها عنوان شده كه هدف سيستم تلويزيون آنالوگ متداول، مشابه‌سازي كيفيت فيلم سينمايي 16 ميليمتري مي‌باشد و همچنين هدف سيستم HDTV (تلويزيون با وضوح بالا) رسيدن به كيفيت فيلم‌هاي سينمايي صفحه عريض مي‌باشد
مقايسه كيفيت تصاوير تلويزيون و فيلم مشكل است و نمي‌تواند دقيق باشد زيرا به طور ذاتي تفاوتهايي مابين فرايندهاي به كار رفته در عكاسي و تلويزيون وجود دارد كه اين امر را غيرممكن مي‌سازد. با وجود اين تفاوتها، متخصصان تلويزيون مي‌بايست استانداردهايي عملي براي تعيين كيفيت تصاوير به كاربرند كه مشابه استاندارهاي مربوط به فيلم باشد گرچه اين مقايسه نمي‌تواند دقيق باشد.
طي ساليان گذشته تحقيقات مفصلي توسط صنايع عكاسي و تلويزيون در اين خصوص به عمل آمده و تعاريف عملي از معيارهاي كيفي تصاوير تلويزيون به همراه روش‌هاي اندازه‌گيري و مشخصات فني مربوط از اين تحقيقات حاصل شده است. ليست جامع اين معيارها همراه با روش‌هاي اندازه‌گيري براي سيستم‌هاي رنگي و تك‌رنگ به طور مشترك توسط EIA (انجمن صنايع الكترونيك) و TIA (انجمن صنايع مخابرات) تحت استاندارد EIA-TIA-250-C تدوين و منتشر شده است. گرچه اين جزوات به منظور تدوين استانداردهاي سيستم ارسال سيگنال تدوين شده اما مبناي مناسبي براي ارزيابي عملكرد كل سيستم مي‌باشد.
از آنجايي كه خرابي و ضعف عملكرد در يك سيستم معمولاً تجمعي مي‌باشد، استانداردهاي انتقال نيز نسبت به سيستم كامل، شديدتر و داراي معيارهاي بالاتري مي‌باشد.
معيارهاي كيفيت تصوير
معيارهاي كيفيت تصوير را مي‌توان به دو گروه تقسيم كرد. معيارهاي اصلي كه در مورد كليه سيستم‌هاي تصوير كاربرد دارد و عيوب تصويري كه بعضي از آنها مختص تصاوير تلويزيوني مي‌باشد، معيارهاي اصلي شامل وضوح تصوير، مقياس خاكستري و نسبت سيگنال به نويز و رنگ‌سنجي مي‌باشند كه در اين نوشته به طور اجمال به آنها پرداخته مي‌شود.
http://mist.ir/SetTopBox/DigitalTVAnalogTV.jpg
وضوح تصوير IMAGE DEFINITION
معناي لغت وضوح تصوير در لغت‌نامه‌ها، مشخص بودن حدود و كناره‌هاي تصوير مي‌باشد كه از جنبه فني نيز قابل قبول مي‌باشد. يك تعريف ساده‌تر و با دقت كمتر از عبارت وضوح تصوير، ظاهر شدن تصوير به صورت متمركز در محل اصلي “IN FOCUS” مي‌باشد يا در تعريف ديگر، وضوح تصوير ميزان دقت در محل‌هاي گذر و يا لبه‌هاي تصوير مابين ناحيه‌هاي تاريك و روشن تصوير مي‌باشد.
در يك سيستم با وضوح بالا اين لبه‌ها مي‌بايست خيلي نازك و تيز باشد.
با توجه به بررسي‌هاي به عمل آمده وضوح تصوير بستگي كامل به حد تفكيك خطوط تصوير دارد كه به نوبه خود توسط كمترين زاويه‌اي كه خطوط تصوير از يكديگر قابل تشخيص مي‌باشد تعيين گردد.
زاويه مابين خطوط تصوير با توجه به مشخص بودن نسبت ابعاد تصوير و نسبت با فاصله تماشاي تلويزيون به ارتفاع تصوير قابل تبديل به تعداد خطوط جاروب شده تصوير مي‌باشد و اين روش يعني شمارش تعداد خطوط تصوير معياري براي تعيين وضوح تصوير گرديده است.
به منظور تعيين حد تفكيك گيرنده‌ها، پترن‌هاي استاندارد مخصوص توسط EIA توصيه شده كه به طور گسترده به منظور ارزيابي عملكرد كلي سيستم تلويزيون و به خصوص حد تفكيك خطوط كاربرد داشته و عدد تفكيك به راحتي از روي آن اندازه‌گيري مي‌شود.
حد تفكيك خطوط در سيستم‌هاي تلويزيون آنالوگ به طور عملي مابين 300 الي 400 بوده و در تلويزيون ديجيتال با وضوح بالا (HDTV) به 720 افزايش مي‌يابد.
مقياس خاكستري تصوير IMAG GRAY SCALE
اهميت مقياس خاكستري براي اندازه‌گيري كيفيت تصوير مي‌تواند با مثال زير بهتر تشريح شود.
هنگامي كه اسلايد بر روي يك پرده در اتاقي نمايش داده شود، اگر چراغها خاموش باشند، تصوير زنده و داراي وضوح مي‌باشد. حال اگر چراغها روشن شوند با افزايش نور محيط بر روي پرده نمايش، تصوير رنگ پريده و بي‌روح مي‌شود با افزايش بيشتر روشنايي محيط بر روي پرده نمايش، نه تنها تصوير روشنايي و كنتراست نسبي (عوامل مقياس خاكستري) بلكه وضوح كلي خود را نيز از دست مي‌دهد.
ـ مقياس خاكستري مشخص‌كننده روشنايي تصوير به عنوان تابعي از روشنايي صحنه موردنظر مي‌باشد و به آن مشخصه انتقالي روشنايي نيز گفته مي‌شود و توسط سه عامل زير به طور كامل تعريف مي‌شود.
ـ روشنايي حداكثر: روشنايي پرنور ترين ناحيه تصوير
ـ نسبت كنتراست: نسبت روشن‌ترين بخش تصوير به تاريك‌ترين بخش آن
ـ گاما: شيب مشخصه انتقالي روشنايي تصوير برحسب تابعي از روشنايي صحنه كه غالباً به صورت لگاريتيمي بيان
مي‌شود.
عوامل بسياري بر روشنايي و نسبت كنتراست تصاوير تلويزيوني مؤثرند كه مهمترين آنها مشخصات لامپ تصوير و نور محيط مي‌باشند.
در سالهاي اخير پيشرفت زيادي در ساخت لامپ تصويرها به عمل آمده به نحوي كه روشنايي حداكثر و نسبت كنتراست تصوير افزايش قابل ملاحظه‌اي يافته‌اند. ميزان روشنايي حداكثر در زمينه سفيد درخشان از 10 به 65 فوت لامپرت افزايش يافته است، دلايل اين افزايش قابل ملاحظه، بهبود فسفرها، طراحي بهتر تفنگ الكتروني، افزايش ولتاژ اشعه و كاربرد پوشش فلزي مناسب در پشت صحنه لامپ تصوير مي‌باشد.
در جدول زير حدود تقريبي نسبت كنتراست و روشنايي حداكثر سيستم‌هاي مختلف با يكديگر مقايسه شده است.
سيستم
سينما (فيلم)
تلويزيون HDTV
تلويزيون مرغوب
تلويزيون معمولي
روشنايي (فوت لامبرت(
25
100
65
40
نسبت كنتراس
100-50
100-50
65-25
20-10
عملاً كنترانست به مقدار زيادي به نورپردازي محيط و يا در واقع نور محيط كه بر روي لامپ تصوير منعكس مي‌شود، نيز بستگي دارد كه خارج از كنترل طراحان سيستم بوده و مي‌بايست توسط استفاده‌كننده از دستگاه تنظيم گردد.
گاما و كيفيت تصوير
گاماي واحد تصوير، نشانگر اين امر است كه سيستم دقيقاً از جنبه مقياس خاكستري، صحنه اصلي را بازسازي مي‌كند كه اين امر از جنبه فني مطلوب مي‌باشد اگرچه گاهي به دلايل هنري تغييري جزئي در گاما اعمال مي‌گردد.
اگر گاما بيشتر از يك باشد تصوير به نظر زنده‌تر و واضح‌تر شده، اما دامنه عملكرد كنتراست كاهش مي‌يابد با كاهش گاما تصوير ملايم و مات به نظر مي‌رسد، تعيين گاما براي تصوير تلويزيون به منظور ايجاد تصوير مطلوب امري سليقه‌اي بوده و براي تصاوير رنگي، گاما مابين 2/1 تا 5/1 مقدار بهينه محسوب مي‌گردد.
گامي تصوير ايجاد شده توسط يك سيستم تلويزيون با ضرب كردن گاماهاي بخش‌هاي مختلف سيستم بدست مي‌آيد كه مهمترين بخش‌هاي سيستم عبارت از دوربين، لامپ تصوير و تقويت‌كننده‌هاي غيرخطي ويدئو مي‌باشند كه در بخش آخر يعني تقويت‌كننده‌هاي ويدئو امكان تصحيح گاما وجود دارد.
نسبت سيگنال به نويز
نويز در سيستم‌هاي آنالوگ در كليه بخش‌هاي سيستم و در كل سيستم به صورت تجمعي وجود دارد و نسبت سيگنال به نويز در سيستم كامل كمتر از هريك از بخش‌هاي سيستم مي‌باشد. با وجود اين كه سيگنال آنالوگ با عبور از مراحل و بخش‌هاي مختلف به تدريج كيفيت خود را از دست مي‌دهد. اما كامل از بين نرفته و قابل استفاده مي‌باشد. در حالي كه در سيگنال ديجيتال، نويز سبب ايجاد خطا در اطلاعات شده و تا زماني كه نرخ خطاي بيتها BIT ERROR RATE (BER) كم باشد، مدارات تصحيح قادر به بازيابي اطلاعات بوده و عملاً افتي در نسبت سيگنال به نويز اتفاق نمي‌افتد، اما اگر قدرت نويز افزايش زيادي يابد نرخ خطا آن چنان بزرگ مي‌شود كه تصحيح خطا مؤثر نبوده و سيگنال از بين رفته و قابل دريافت نمي‌باشد.
استانداردهاي تعيين شده براي نسبت سيگنال به نويز براي دريافت مناسب سيگنال عاري از نويز 55db و براي دريافت سيگنال قابل قبول با نويز كم 42db تعيين شده است