مقاله در مورد نحوه عملکرد لامپ تصویر تلویزیون crt + تعریف اصطلاحات
یکی از روشهای تصویرسازی در لامپهای تکثیر کننده فوتونی ، استفاده از لامپ تصویر است. لامپ تصویروسیله‌ای است که برای تصویرسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سطح اول در یک لامپ تصویر درست مانند سطح اول در یکلامپ تکثیر کننده فوتونیاست. تفاوتی که هست این است که
یکی از روشهای تصویرسازی در لامپهای تکثیر کننده فوتونی ، استفاده از لامپ تصویر است. لامپ تصویروسیله‌ای است که برای تصویرسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سطح اول در یک لامپ تصویر درست مانند سطح اول در یکلامپ تکثیر کننده فوتونیاست. تفاوتی که هست این است که توزیع فضایی نقش نورکه 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 تلويزيونيمورد استفاده قرار می‌گیرد کهلامپ ذخیرهنام دارد و دیگریلامپ مبدلیا 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 یکسطح فوتوالکتریکو یکسطح ذخیرهتشکیل شده است. با اعمال ميدان الكتريكيیامغناطیسیبین 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.
ایننقش بار بوسیله یک باریکه الکترون در روی سطح ذخیره به صورت مجموعه‌ای ازخطوط نزدیک به هم و متوازی خوانده می‌شود. از آنجا که مقدار بار مورد لزومبرای تولید یک توزیع یکنواخت بستگی به تابندگی دارد که نایکنواختی راتولید کرده است، تغییرات بار علائمی را بوجود می‌آورد که می‌توان بعد ازتقویت برای تولید یکتصویر تلویزیونیبازنمون کرد.
مبدل تصویر یا تقویت کننده
تقویت کننده‌ها و مبدلهای تصویر تولید تصویر مرئی می‌کنند. یک تقویتکننده تصویر از یک صفحه تاریک ، تصویری تولید می‌کند که به آسانی قابلمشاهده است. مقابل انتهای این لامپها نظیر لامپهای ذخیره یکفتوکاتدگسیلنده و یکعدسی الکتروستاتیکبرای کانونی کردنتوزیع الکترونروی صفحه مخصوص قرار دارد. در مبدلهای تصویر یک صفحه فسفری تصویر را دریافت می‌کند. با یک ولتا‍ژشتاب مناسب ، فوتوالکترون می‌تواند فسفر روی صفحه را تحریک کند و روشنایی تصویر را زیاد کند. در آن صورت تحریکفسفرهای 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 ازصفحه میکروکانالدرون لامپ تصویر است. این وسیله از تکثیرکن‌های کانالی کوتاه و طولی زیادکه 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 پردهفسفری 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 قرارمی‌دهد. اگر جسم تغییر نکند، تصویر به صورت یک تصویر بعدی نمایان می‌شود. این مورد از چارچوبی به چارچوب دیگر اتفاق می‌افتد. در موارد مشخص اینتاثیر ناکامل قدرت تفکیک سیستم را به اندازه نقش تصویر تحت تاثیر قرارمی‌دهد.
صفحه فسفري
هر ماده‌اي است كه در معرض تابش پرتو، (پرتوتابيده شده ممكن است فرابنفش يا پرتوالكتروني باشد)، نور مرئي تابش كندفسفر ناميده مي‌شود. رنگ‌هاي فلورسنت نيز نور فرابنفش نامرئي را جذبمي‌كنند و نور مرئي با يك رنگ خاص را تابش مي‌كنند.
در يك لامپاشعه كاتدي نيز سطح داخلي صفحه تلويزيون با فسفر پوشيده شده است. وقتيالكترون‌ها با صفحه برخورد مي‌كنند، صفحه تابش مي‌كند. در تلويزيون‌هايسياه و سفيد فقط يك نوع فسفر وجود دارد كه با برخورد الكترون به آن نورسفيد تابش مي‌كند؛ اما در تلويزيون رنگي3نوع فسفر وجود دارد كه بهصورت نقاط يا رديف‌هايي هستند كه نور قرمز، سبز و آبي تابش مي‌كند. اگر بهصفحه تلويزيون نزديك شويد، مي‌توانيد اين نقاط رنگي را ببينيد. در مقابل 3پرتو الكترون وجود دارد كه اين 3 رنگ را روشن مي‌كنند. رنگ‌هاي ديگر ازتركيب اين رنگ‌ها به دست مي‌آيند. وقتي روي صفحه يك نقطه قرمز داريم، پرتوالكترون نور قرمز عمل مي‌كند و فسفر نور قرمز را روشن مي‌كند. وقتي يكنقطه سفيد داريم، هر سه رنگ با هم روشن مي‌شوند و تركيب آنها نور سفيد راتشكيل مي‌دهد. تا به حال هزاران فسفر مختلف براساس رنگي كه تابش مي‌كنند ومدت زماني كه تابش آنها طول مي‌كشد، فرمول‌بندي شده‌اند.
پرتوالكترون در واقع تصوير را روي صفحه نقاشي مي‌كند. مدارهاي الكتريكي درونتلويزيون به كمك سيم‌پيچ‌هاي مغناطيسي، پرتو الكترون را به صورت رفت وبرگشتي و بالا و پايين روي صفحه حركت مي‌دهند. پرتو الكترون يك خط ازتصوير را از چپ به راست نقاشي مي‌كند و سپس بسرعت برمي‌گردد، كمي پايينمي‌آيد و يك خط افقي ديگر را نقاشي مي‌كند و همين طور تا پايين ادامهمي‌يابد. زماني كه پرتو به ابتدا برمي‌گردد، خاموش است و اثري روي صفحهنمي‌گذارد. زماني كه پرتو روشن است و خطوط تصوير را نقاشي مي‌كند با تغييرشدت پرتو درجه‌هاي مختلف رنگ توليد مي‌شود و به اين ترتيب تصوير تشكيلمي‌شود، چون فاصله بين خطوط بسيار كم است، مغز ما همه آنها را مانند يكتصوير مي‌بيند. از بالا تا پايين صفحه تلويزيون به طور معمول 480 سطر وجوددارد كه تصوير را تشكيل مي‌دهد.
عملكرديك سيستم تلويزيونعملكردفني يك سيستم تلويزيوني با كيفيت تصاوير توليد شده سنجيده مي‌شود و يكتصوير هنگامي با كيفيت بالا ارزيابي مي‌شود كه بازسازي نزديك به كامل يكصحنه واقعي باشد تغيير عمده‌اي در تصوير يك صحنه به دلايل هنري (به عنوانمثال محو و يا مات كردن بخش‌هايي از پس زمينه تصوير)ممكن است انجام شوداما هدف اصلي از تكنيك تلويزيون بازسازي مجدد و يا حتي‌المقدر مشابه تصويرصحنه اصلي مي‌باشد.
با توجه به مطالب فوق نتيجه مي‌شود كه ارزيابي شماتصاوير تلويزيوني در نهايت به صورت نظري خواهد بود و اين امر نمي‌تواندبراي مهندسين و متخصصان تلويزيون مطلوب باشد زيرا آنها به معيارهاي عملي وكمي نياز دارند تا در طراحي و عملكرد تلويزيوني و توسعه محصولات جديد ازآنها 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.
بارهاعنوان شده كه هدف سيستم تلويزيون آنالوگ متداول، مشابه‌سازي كيفيت فيلمسينمايي 16 ميليمتري مي‌باشد و همچنين هدف سيستم HDTV (تلويزيون با وضوحبالا) رسيدن به كيفيت فيلم‌هاي سينمايي صفحه عريض مي‌باشد
مقايسهكيفيت تصاوير تلويزيون و فيلم مشكل است و نمي‌تواند دقيق باشد زيرا به طورذاتي تفاوتهايي مابين فرايندهاي به كار رفته در عكاسي و تلويزيون وجوددارد كه اين امر را غيرممكن مي‌سازد. با وجود اين تفاوتها، متخصصانتلويزيون مي‌بايست استانداردهايي عملي براي تعيين كيفيت تصاوير به كاربرندكه مشابه استاندارهاي مربوط به فيلم باشد گرچه اين مقايسه نمي‌تواند دقيقباشد.
طي ساليان گذشته تحقيقات مفصلي توسط صنايع عكاسي و تلويزيون دراين خصوص به عمل آمده و تعاريف عملي از معيارهاي كيفي تصاوير تلويزيون بههمراه روش‌هاي اندازه‌گيري و مشخصات فني مربوط از اين تحقيقات حاصل شدهاست. ليست جامع اين معيارها همراه با روش‌هاي اندازه‌گيري براي سيستم‌هايرنگي و تك‌رنگ به طور مشترك توسط EIA (انجمن صنايع الكترونيك) و TIA (انجمن صنايع مخابرات) تحت استاندارد EIA-TIA-250-C تدوين و منتشر شدهاست. گرچه اين جزوات به منظور تدوين استانداردهاي سيستم ارسال سيگنالتدوين شده اما مبناي مناسبي براي ارزيابي عملكرد كل سيستم مي‌باشد.
ازآنجايي كه خرابي و ضعف عملكرد در يك سيستم معمولاً تجمعي مي‌باشد،استانداردهاي انتقال نيز نسبت به سيستم كامل، شديدتر و داراي معيارهايبالاتري مي‌باشد.
معيارهاي كيفيت تصوير
معيارهاي كيفيت تصوير رامي‌توان به دو گروه تقسيم كرد. معيارهاي اصلي كه در مورد كليه سيستم‌هايتصوير كاربرد دارد و عيوب تصويري كه بعضي از آنها مختص تصاوير تلويزيونيمي‌باشد، معيارهاي اصلي شامل وضوح تصوير، مقياس خاكستري و نسبت سيگنال بهنويز و رنگ‌سنجي مي‌باشند كه در اين نوشته به طور اجمال به آنها پرداختهمي‌شود.
وضوح تصوير IMAGE DEFINITION
معناي لغت وضوح تصويردر لغت‌نامه‌ها، مشخص بودن حدود و كناره‌هاي تصوير مي‌باشد كه از جنبه فنينيز قابل قبول مي‌باشد. يك تعريف ساده‌تر و با دقت كمتر از عبارت وضوحتصوير، ظاهر شدن تصوير به صورت متمركز در محل اصلي “IN FOCUS” مي‌باشد يادر تعريف ديگر، وضوح تصوير ميزان دقت در محل‌هاي گذر و يا لبه‌هاي تصويرمابين ناحيه‌هاي تاريك و روشن تصوير مي‌باشد.
در يك سيستم با وضوح بالا اين لبه‌ها مي‌بايست خيلي نازك و تيز باشد.
باتوجه به بررسي‌هاي به عمل آمده وضوح تصوير بستگي كامل به حد تفكيك خطوطتصوير دارد كه به نوبه خود توسط كمترين زاويه‌اي كه خطوط تصوير از يكديگرقابل تشخيص مي‌باشد تعيين گردد.
زاويه مابين خطوط تصوير با توجه بهمشخص بودن نسبت ابعاد تصوير و نسبت با فاصله تماشاي تلويزيون به ارتفاعتصوير قابل تبديل به تعداد خطوط جاروب شده تصوير مي‌باشد و اين روش يعنيشمارش تعداد خطوط تصوير معياري براي تعيين وضوح تصوير گرديده است.
بهمنظور تعيين حد تفكيك گيرنده‌ها، پترن‌هاي استاندارد مخصوص توسط EIA توصيهشده كه به طور گسترده به منظور ارزيابي عملكرد كلي سيستم تلويزيون و بهخصوص حد تفكيك خطوط كاربرد داشته و عدد تفكيك به راحتي از روي آناندازه‌گيري مي‌شود.
حد تفكيك خطوط در سيستم‌هاي تلويزيون آنالوگ بهطور عملي مابين 300 الي 400 بوده و در تلويزيون ديجيتال با وضوح بالا (HDTV) به 720 افزايش مي‌يابد.
مقياس خاكستري تصوير IMAG GRAY SCALE
اهميتمقياس خاكستري براي اندازه‌گيري كيفيت تصوير مي‌تواند با مثال زير بهترتشريح شود.
هنگامي كه اسلايد بر روي يك پرده در اتاقي نمايش داده شود، اگرچراغها خاموش باشند، تصوير زنده و داراي وضوح مي‌باشد. حال اگر چراغهاروشن شوند با افزايش نور محيط بر روي پرده نمايش، تصوير رنگ پريده وبي‌روح مي‌شود با افزايش بيشتر روشنايي محيط بر روي پرده نمايش، نه تنهاتصوير روشنايي و كنتراست نسبي (عوامل مقياس خاكستري) بلكه وضوح كلي خود رانيز از دست مي‌دهد.
ـ مقياس خاكستري مشخص‌كننده روشنايي تصوير به عنوانتابعي از روشنايي صحنه موردنظر مي‌باشد و به آن مشخصه انتقالي روشنايي نيزگفته 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.
درسالهاي اخير پيشرفت زيادي در ساخت لامپ تصويرها به عمل آمده به نحوي كهروشنايي حداكثر و نسبت كنتراست تصوير افزايش قابل ملاحظه‌اي يافته‌اند. ميزان روشنايي حداكثر در زمينه سفيد درخشان از 10 به 65 فوت لامپرت افزايشيافته است، دلايل اين افزايش قابل ملاحظه، بهبود فسفرها، طراحي بهتر تفنگالكتروني، افزايش ولتاژ اشعه و كاربرد پوشش فلزي مناسب در پشت صحنه لامپتصوير 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
عملاًكنترانست به مقدار زيادي به نورپردازي محيط و يا در واقع نور محيط كه برروي لامپ تصوير منعكس مي‌شود، نيز بستگي دارد كه خارج از كنترل طراحانسيستم بوده و مي‌بايست توسط استفاده‌كننده از دستگاه تنظيم گردد.
گاما و كيفيت تصوير
گامايواحد 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 اگرچهگاهي به دلايل هنري تغييري جزئي در گاما اعمال مي‌گردد.
اگر گاما بيشتراز يك باشد تصوير به نظر زنده‌تر و واضح‌تر شده، اما دامنه عملكرد كنتراستكاهش مي‌يابد با كاهش گاما تصوير ملايم و مات به نظر مي‌رسد، تعيين گامابراي تصوير تلويزيون به منظور ايجاد تصوير مطلوب امري سليقه‌اي بوده وبراي تصاوير رنگي، گاما مابين 2/1 تا 5/1 مقدار بهينه محسوب مي‌گردد.
گاميتصوير ايجاد شده توسط يك سيستم تلويزيون با ضرب كردن گاماهاي بخش‌هايمختلف سيستم بدست مي‌آيد كه مهمترين بخش‌هاي سيستم عبارت از دوربين، لامپتصوير و تقويت‌كننده‌هاي غيرخطي ويدئو مي‌باشند كه در بخش آخر يعنيتقويت‌كننده‌هاي ويدئو امكان تصحيح گاما وجود دارد.
نسبت سيگنال به نويز
نويزدر سيستم‌هاي آنالوگ در كليه بخش‌هاي سيستم و در كل سيستم به صورت تجمعيوجود دارد و نسبت سيگنال به نويز در سيستم كامل كمتر از هريك از بخش‌هايسيستم مي‌باشد. با وجود اين كه سيگنال آنالوگ با عبور از مراحل و بخش‌هايمختلف به تدريج كيفيت خود را از دست مي‌دهد. اما كامل از بين نرفته و قابلاستفاده مي‌باشد. در حالي كه در سيگنال ديجيتال، نويز سبب ايجاد خطا دراطلاعات 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 سيگنالبه نويز اتفاق نمي‌افتد، اما اگر قدرت نويز افزايش زيادي يابد نرخ خطا آنچنان بزرگ مي‌شود كه تصحيح خطا مؤثر نبوده و سيگنال از بين رفته و قابلدريافت نمي‌باشد.
استانداردهاي تعيين شده براي نسبت سيگنال به نويزبراي دريافت مناسب سيگنال عاري از نويز 55db و براي دريافت سيگنال قابلقبول با نويز كم 42db تعيين شده است
