Ünite 7: Televizyon Tekniğinin Temel Özellikleri

Giriş

Televizyon tekniği ile ilgili çalışmalara 19.yüzyılda hız verilmiştir. Telgraf, telsiz ve telefon aracılığı ile uzak yerlere sesin iletimi gerçekleştirilmiştir. Sesin uzak yerlere iletimi, hareketli resimlerin de iletilmesi düşüncesini uygulamaya geçirmiştir. Hareketli resimlerin iletimi, resim üzerindeki beneklerin (pixel) elektrik akımlarına dönüştürülmesi ile gerçekleştirilebilecekti. Bunun olabilmesi, üzerine ışık düştüğünde, ışığı elektrik akımına dönüştürecek bir malzemenin kullanılmasına bağlıydı. Willoughby Smith’in 1873 yılında Selenyum elementinin foto iletken özelliğini keşfetmesi, televizyon tekniğinin başlangıcı olarak kabul edilebilir.

Televizyonda Resimin Oluşumu

Televizyonda resmin oluşumunun daha iyi anlaşılabilmesi için sinemada hareketli görüntünün oluşumunu incelemek gerekmektedir.

Sinemada film gösterimi: Hareketli resimlerin (moving pictures) gösterimi ilk defa sinemada gerçekleştirilmiştir. Sinema filmi, birbirini izleyen ve her karesinde (frame) konum farklılıkları bulunan resim kareleri dizisinden oluşmaktadır (S:114,Şekil7.1).

Sinemada film gösterilirken, insan gözü, her karedeki değişimi sanki bir sonraki karede birbirinin devamı gibi ve hareketli olarak algılar. Sinemada film göstericisinin hızı bir saniyede 24 kare geçecek şekilde ayarlanmıştır. Bir başka deyişle, film göstericisi saniyede birbirini izleyen 24 kare gösterir. Böylece hareketlilik sağlanmış olur. Resim karelerinin arka arkaya gösterilmesi, izleyicide hareketlilik algısı yaratır.

Televizyonda resim gösterimi: Televizyonda hareketli resimler, her resim karesinin taranması (scanning) temeline dayanır. Tarama genellikle bir elektronik kamera ile yapılır. Tarama ışını her kareyi yatay olarak satır satır tarar (S:114, Şekil 7.2).

Hareketli resimlerin elektrik akım değişimlerine dönüştürülüp iletilmesi için her resim karesinin satırlar halinde taranması gerekmektedir. Her karedeki satır sayısı analog ve sayısal televizyon sistemlerinde farklılık göstermektedir. PAL, SECAM ve NTSC analog televizyon sistemleridir.

PAL ( Phase Alternating Line) ve SECAM (Sequential Color with Memory) Sistemlerinde, hareketliliğin sağlanabilmesi için saniyede 25 kare gösterilir. Bir karedeki satır sayısı 625’tir. Sistemin frekansı 50Hz’dir.

NTSC ( National Television System Committee) sisteminde hareketliliğin sağlanabilmesi için saniyede 30 kare gösterilir. Bir karedeki satır sayısı 525’tir. Sistemin frekansı 60Hz’dir.

Geçmeli tarama (Interlaced Scanning): Geçmeli tarama açıklaması, PAL sistemindeki 625 satır örnek alınarak yapılmaktadır. Tarama işlemine birbirini izleyen satırlarla 1, 2, 3,…,625 olarak devam edildiğinde kırpışma (flicker) oluşur. Televizyonda kırpışmanın önlenebilmesi için her kare iki defa taranır. Önce tek satırlar 1, 3, 5,…,312.5 sonra aynı kare 2, 4, 6,….312.5 çift satırlar olarak taranır. Tek ve çift satırlar birbirinin içine geçirilerek bir resim karesi oluşturulur. Bu yöntemle televizyonda kırpışma önlenmiş olur ve kırpışmayı önleme yöntemine Geçmeli Tarama denir (S:115, Şekil:7.3).

Tek satırların taranması ile oluşan 312.5 satırlık yarı resme 1.Alan (Field), çift satırların taranması ile oluşan 312.5 satırlık yarı resme de 2. Alan (Field) adı verilir. Bir kare tek ve çift satırlardan oluşmak üzere iki kez tarandığında oluşan resme ise bir kare (Frame) adı verilir.

Bir kare taranırken her satır ışık yoğunluğuna bağlı olarak elektrik akımlarına dönüştürülür. Nesne üzerindeki pürüzler ışığı yansıtırlar. Yansıma azsa renk siyaha yakın, yansıma çoksa renk beyaza yakındır.

Satırların Elektrik Akımlarına Dönüştürülmesi

Siyah, Gri ve Beyaz’dan oluşan resimlerin satırlar halinde taranması ile elde edilen elektrik akım değişimleri örnek olarak verilmektedir (S: 117, Şekil 7.5).

Akım değişimlerinin anlamlı olabilmesi için akım değişim seviyelerini tanımlamak gerekir.

Akım değişim seviyeleri aşağıdaki gibi varsayılmıştır:

Akım seviyesi(i) 0, 0.5 ve 1 ‘e karşılık sırası ile siyah, gri ve beyaz renkleri kullanılmıştır.

Satırlar doğru tarandığı halde, ekranda gelişi güzel ve sırasız yer aldığı için resim düzgün olarak oluşturulamaz. Bu nedenle her yatay satırın yerinin tam olarak belirlenebilmesi için o satıra ait bir Eş zamanlama (synchronization) sinyali gerekir.

Resimler siyah ve beyaz olarak oluşur. Bu resmin renkli olabilmesi için satırlara Burst adı verilen Renk Referans sinyali eklenir.

Televizyonda Rengin Oluşumu

Işık bir elektromanyetik dalgadır. Saniyede 300.000 kilometre hızla yayılır. Uzayda veya maddesel bir ortamda salınım yaparak, etrafında elektrik (E) ve manyetik (M) alan oluşturarak yayılır. Kaynağından çıktıktan sonra tüm yönlere dalgalar şeklinde yayılır. Kaynağından çıktıktan sonra tüm yönlere dalgalar şeklinde yayılır. Dalga boyu, frekans ve genlik kavramları ile açıklanır(S:120, Şekil 7.8).

Dalga Boyu ( ) (Wavelenght): Dalganın, eksenin üst kısmında veya alt kısmında birbirini izleyen iki tepe noktası arasındaki mesafedir ve ile gösterilir. Elektromanyetik dalganın ışık hızı ile hareket etmesinden dolayı frekans ve dalga boyu arasındaki ilişkiler;

şeklinde bir ilişki vardır.

Frekans (f) (Frequency): Bir saniyedeki titreşim sayısı veya sinyalin kaç defa tekrar edildiğidir. Hz ile gösterilir. Frekans ve zaman arasında şöyle bir ilişki vardır:

f=1/t veya t=1/f

Genlik (A) (Amplitude): Dalganın periyodik hareketinde eksenin en üst ve en alt tarafında maksimum düzeye ulaştığı yerdir. Bir başka ifade ile sinyalin yoğunluğunu gösterir

Elektromanyetik dalga spektrumu ve görülebilir renkler: Evrenin ve bizim her yanımız elektromanyetik dalgalarla kaplıdır. Farklı dalga boyu ve frekanslarda oldukları için birçoğunu gözle görebilmemiz olanaksızdır. Elektromanyetik Spektrum üzerindeki elektromanyetik dalgalar Gama ışınlarından TV/Radyo dalgalarına kadar yer alır. Gama ışınlarının frekans değeri çok yüksek, dalga boyları çok kısadır. Radyo dalgalarına doğru gidildikçe frekans değeri düşer, dalga boyu uzar. İnsan gözü bu spektrumda dizilmiş olan frekansların ancak çok dar bir aralığını gözle görebilir. Görülebilir Aralık (Visible Spectrum) yaklafı›k olarak 400-700 nm aralığıdır(1nm=10 ^-9 ).

Her rengi farklı uzunlukta dalga boyları vardır ve elektromanyetik Spektrumda görülebilir aralık içindeki bazı renklerin dalga boyları ve frekansların dalga boyları yaklaşık olarak (S:121,Tablo:7.2)’de gösterilmiştir.

Televizyon tekniğinde Kırmızı, Yeşil ve Mavi Ana Renkler’dir. Üç rengin (S:122,Şekil:7.10 a)’da gösterildiği gibi eşit oranlarda kesişmesiyle ara kesitlerde oluşan renklere Ara Renkler adı verilir.

Boyaların karışımı ile elde edilen renklere Çıkarımsal Renkler (Subtractive Colors) adı verilir.

Renk türü (renk doyumu ve renk tonu): Bir renk dairesi üzerinde herhangi bir noktadaki renk türünün tanımlanabilmesi, o noktadaki rengin doyumuna ve tonuna bağlıdır. Renk Türü (Chromaticity) = Renk Doyumu (Saturation) + Renk Tonu (Hue) ile belirlenir.

Renk doyumu (saturation): Bir renk dairesi üzerinde, dairenin merkezini çembere doğru birleştiren vektörün boyu rengin doyumunu belirler.

Renk Tonu (Renk Tonu): Bir renk dairesi üzerindeki vektörün açısı ( ? ) rengin tonunu belirler. (S:123,Şekil:7.11)’de ( ? ) açısı kırmızı rengin tonunu tanımlar. Bir başka deyişle, dairenin merkezini çembere birleştiren vektörün açısı değiştikçe rengin tonu değişir.

(S:124,Şekil:7.12)’de bir renk dairesi üzerinde yer alan ana ve ara renkler gösterilmektedir. Bu renkler bir sinyal jeneratörü tarafından elektronik olarak üretilmiş Renk Çubukları (Colorbar) adı verilen sinyalin oluşturduğu standart renklerdir.

PAL televizyon sisteminde renk çubuklarının açıları olur ve bu renk çubuklarının adları ve açıları (S:124,Şekil:7.12)’de verilmiştir.

Renk Dairesi Üzerinde Renklerin Oluşturulması

Renk, Renk Fark ve Renk Parlaklık sinyallerinin nasıl oluştuğuna dair örnekler, PAL televizyon sistemindeki Renk Çubukları (Colorbar)’nın sinyalleri ile açıklanacaktır. Bir renk dairesi üzerinde yer alan renklerin oluşumu aşağıdaki aşamalarla gerçekleşir:

• Yansıyıp gelen ışığın içindeki ana renklerin ayrımı
• Ana renklerin renk parlaklıklarının elde edilmesi
• Renklerin renk dairesi üzerinde oluşturulması

(S:125, Şekil:7.13 a)’te renk dairesi üzerinde renk oluşumu gösterilmiştir.

Luminance, renklerin siyah beyaz veya renk parlaklığı (aydınlık) seviyesidir ve Y harfi ile gösterilir. Renkli TV sistemlerinde Y sinyali R,G,B‘den türetilir. Bir başka deyişle her rengin bir gri değeri (parlaklığı) vardır. Bir renk diğer bir renkten, rengin gri olarak ifade edilen rengin parlaklığı ile ayrılabilir. İnsan gözü, renklerin gri tonlardan oluşan renk parlaklıklarına karşı daha duyarlıdır. Yeşil (G) sinyalin %59’u, Kırmızı (R) sinyalin 0.30’u ve Mavi (B) sinyalin %11’i alınarak Y-Renk Parlaklık Sinyali oluşturulur. Sinyal toplam 1 Volt değerindedir (S:125,Şekil:7.13 b).

RGB ve Y sinyallerinin oluşturulmasından sonra sıra bu sinyallerden, renk fark sinyallerinin oluşturulması gerekir(S:126,Şekil:7.14). Bir renk dairesi üzerinde renklerin tümünün edilebilmesi için,

• Y Sinyali
• R-Y = V Sinyali
• B-Y = U Sinyali

oluşturulması gereklidir.

Renk Çubuklarından oluşan bir sinyalin Renk Parlaklık değerleri siyah veya beyaz olarak tanımlanır. Bir başka deyişle her rengin bir gri değeri yer almaktadır. Renklerin parlaklık değerleri (S:126, Tablo:7.4)’te gösterilmektedir.

PAL televizyon sisteminde her rengin doyumu ve tonu bir standart olarak belirlenmiştir. Herhangi bir nedenle rengin doyumu veya tonu değişirse renklerin tümü değişir. Bu nedenle televizyon stüdyolarında bulunan ve Vektroskop (Vectroscope) adı verilen bir monitör ile renk doyum ve ton kontrolleri yapılır.(S:126, Şekil:7.15). Vektroskop’un bir ekseninden V=R-Y sinyali, diğer ekseninden ise U=B-Y sinyali girmektedir. Her iki eksende de Burst ve tüm sinyaller farklı değerlerde yer almaktadır. Her renk değerinin iki eksenden girişlerinin tepe değerleri renk dairesi üzerinde kesiştirildiğinde, Burts ve tüm renkler PAL standardına uygun renk doyum ve renk tonu değerlerinde elde edilmiş olurlar.

Sonuç olarak televizyon stüdyolarında bulunan ve Dalga şekli izleyicisi (Waveform Monitor) adı verilen bir izleyicide Renk Çubuklarının her satırı izlenir (S:127,Şekil:7.16). Bu sinyale Bileşik Video Sinyali (Composite Video Signal) adı verilir. Bileşik Video sinyali içinde, Renk Parlaklık (Luminance) ve Renk (Chrominance) sinyalleri birleştirilmiş olarak yer alır.