Gambar Televisi

Gambar Televisi

-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

Tujuan Instruksional Khusus : memahami rincian gambar televisi 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

2.1 Elemen Gambar

• Gambar diam (still image/picture) merupakan susunan dari elemenelemen terkecil yang disebut piksel/pixel/pel (picture element).
• Semua piksel secara bersama-sama mengandung informasi visual dari suatu gambar.
• Jika piksel-piksel ini ditransmisikan dan direproduksi dalam tingkat cahaya yang sama seperti yang asli dan pada posisi yang sesuai, maka gambar dapat direproduksi.

2.2 Cahaya dan Warna

• Menambahkan dimensi pada suatu objek
• Warna merupakan sensasi visual pada retina mata karena adanya pantulan cahaya yang dapat dilihat (visible light).
• Cahaya merupakan salah satu bentuk radiasi elektromagnetik (energi radian), selain dari frekuensi audio, frekuensi radio, sinar infra red, sinar ultra violet, sinar x, dan sinar gamma.
• Dapat dibedakan berdasarkan panjang gelombang atau frekuensinya.

• Kemampuan mata manusia melihat : 380 s.d. 780 nm

• Refraksi cahaya putih menghasilkan spektrum warna pelangi (ingat !!! percobaan prisma)

• Parameter apa yang menentukan warna suatu objek ?

1. Objek berwarna putih jika disinari cahaya putih akan memantulkan semua cahaya sehingga kita akan melihat objek berwarna putih.
2. Objek berwarna hitam jika disinari cahaya putih akan menyerap semua cahaya (tidak ada cahaya yang dipantulkan) sehingga kita akan melihat objek berwarna hitam.
3. Objek berwarna merah jika disinari cahaya putih akan menyerap cahaya selain merah dan hanya memantulkan cahaya merah sehingga kita melihat objek berwarna merah.
4. Objek berwarna merah jika disinari cahaya hijau dan biru akan terlihat ……… ?
5. Warna yang terlihat tergantung dari reflektifitas permukaan objek dan komposisi cahaya yang mengenainya.

• Proses menghasilkan suatu warna :

1. Subtractive mixing (penggabungan warna-warna sekunder) :   yellow + magenta -> red
2. Additive mixing (penggabungan warna-warna primer) : red + yellow -> …. ?

• Karakteristik warna :

1. Luminance/luminansi (brightness) : ukuran tingkat terangnya cahaya yang dibangkitkan/dipantulkan suatu objek
2. Hasil penelitian : kepekaan mata manusia terhadap berbagai warna distribusinya normal; paling kuat terhadap λ = 575 nm (yellow)

• Komponen warna (chrominance) :

1. Hue (sensasi warna) : perbedaan panjang gelombang cahaya (misalnya, blue vs red).
2. Saturation/saturasi : intensitas/kedalaman cahaya (misalnya, red vs pink)

      Model warna

• Model Chromacity : model 3 dimensi warna, yaitu :
• x,y  = chrominance dan z  = luminance Model RGB (Red-Green-Blue) :
• Aplikasi : Monitor, TV, kamera
• Model HSI (Hue Saturation Intensity) :
• Aplikasi : Image processing
• CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-Black) :
• Aplikasi : Desktop publishing printing device
• YUV (Luminance-Chrominance) :
• Y = luminance (B/W), UV=chrominance : U=Red - Cyan, V= Magenta - Green.

2.3 Scanning Horizontal dan Vertikal

1. Gambar TV di-scanning dalam deretan baris-baris horizontal yang berurutan, satu di bawah yang lain.
2. Scanning memungkinkan suatu sinyal video mencakup semua elemen keseluruhan gambar.
3. Proses scanning semua piksel secara berurutan dari kiri ke kanan pada suatu baris disebut horizontal linear scanning.
4. Pada tabung kamera di pemancar, proses scanning akan menguraikan gambar menjadi elemen-elemen gambar sedangkan pada tabung TV penerima, proses scanning akan mengumpulkan (menyusun) kembali menjadi gambar reproduksi.
5. Urutan scanning :

1. Berkas elektron menyapu melintas setiap baris secara horisontal dari kiri ke kanan layar, meliputi semua elemen gambar pada baris tersebut.
2. Pada ujung setiap baris, berkas kembali dengan cepat ke bagian kiri untuk memulai scanning horisontal baris berikutnya. Proses kembali ini disebut retrace atau flyback (durasi waktunya = retrace time).

• Bila berkas telah kembali ke kiri, posisi vertikalnya menurun sehingga berkas akan men-scanning baris berikutnya  vertical scanning.
• Akibat scanning vertikal, semua baris horisontal akan miring sedikit ke arah bawah. 
• Bila berkas sudah berada paling bawah, retrace vertikal akan mengembalikan berkas ke atas untuk memulai kembali urutan scanning frame yang baru.
• Jumlah baris suatu frame : 525 (NTSC) dan 625 (PAL/SECAM).Perubahan frame per detik : 30 (NTSC) dan 25 (PAL/SECAM).

2.4 Informasi Sinyal Video

• Sinyal video biasanya dihasilkan oleh sebuah tabung kamera, yang akan mengubah informasi gambar (visual) dalam bentuk perubahanperubahan cahaya menjadi perubahan-perubahan tegangan atau arus listrik.
• Amplitudo tegangan dan arus dari sinyal video berubah-ubah terhadap waktu (sama seperti sinyal audio).
• Gambar di bawah memperlihatkan sinyal video, beserta pulsa blanking, untuk satu scan baris horisontal.

• Pada sistem NTSC, 525 baris akan membentuk satu frame. Semua baris di-scan dalam waktu 1/30 detik. Berarti frame akan ditampilkan berulang dengan kecepatan 30 Hz (30 frame per second atau fps). Frekuensi ini merupakan ½ dari frekuensi jala-jala listrik.

2.5 Interlaced Scanning

• Tampilan tayangan TV (dari hasil scanning terhadap elemen gambar dalam frame) diharapkan dapat menyajikan, kepada mata penonton, tayangan gambar di layar dengan perubahan yang halus dan kontinyu
• Ketika melihat suatu cahaya, mata tetap akan dapat melihatnya sampai sekitar 60ms kemudian, walaupun sumber cahaya sudah dipindahkan atau dihilangkan. Sifat penglihatan mata ini disebut persistence of vision.
•  Waktu yang diperlukan untuk men-scanning dua piksel yang berurutan adalah 0,2 μs (CCIR-B) atau 0,24 μs (CCIR-M). Waktu scanning satu garis horisontal adalah 64 μs (CCIR-B) atau 63,5 μs (CCIR-M). Dengan demikian, waktu total untuk men-scanning satu gambar adalah 40 ms (CCIR-B) atau 33,3 ms (CCIR-M). Karena waktu tersebut masih lebih kecil dibanding waktu persistence of vision, gambar akan terlihat satu kesatuan, tidak terpisah atau terpotong-potong.
• Persistence of vision berbanding terbalik dengan brightness sehingga semakin terang gambar, waktu persistensinya akan semakin singkat dan bisa berakibat munculnya kedipan gambar (flicker)
•  Solusi untuk mengurangi atau menghilangkan flicker adalah menggunakan metode scanning yang disebut interlace scanning, yang dapat meningkatkan kecepatan tampilan frame.
• Prinsip kerja interlace scanning : Setiap frame dibagi menjadi 2 kelompok scanning horisontal, yaitu satu kelompok dengan barisbaris bernomor ganjil dan yang lainnya dengan nomor-nomor genap. Setiap kelompok scanning baris ganjil dan genap ini disebut field. Untuk kecepatan frame 30 per detik, kecepatan field adalah 60 tiap detik karena dua field di-scanning selama satu perioda frame, yaitu 1/30 detik.

•  Kecepatan scan baris :
• Jumlah baris scanning horizontal dalam satu field adalah setengah dari dari 525 baris atau 262,5 baris. Karena waktu scan untuk satu field adalah 1/60 detik maka jumlah baris yang di-scan selama satu detik adalah : 262,5 x 60 = 15.750 baris/detik atau 17.750 Hz
• Frekuensi ini merupakan kecepatan dimana berkas elektron menyelesaikan siklus gerak horisontalnya dari kiri ke kanan dan kembali lagi ke kiri. Ini juga merupakan frekuensi operasi dari rangkaian defleksi horisontal di tabung CRT.

2.6 Sinkronisasi Horisontal dan Vertikal

• Sinyal/pulsa sinkronisasi diperlukan untuk menyelaraskan atau mengontrol supaya proses scanning di kamera dan pesawat TV berlangsung secara sinkron.
• Pulsa sinkronisasi horisontal pada akhir tiap-tiap baris mengontrol awal retrace horisontal.
• Sinkronisasi vertikal pada akhir tiap-tiap field mengontrol awal retrace vertikal.

2.7 Blanking Horisontal dan Vertikal

• Tegangan blanking (pemadaman) akan memutuskan arus berkas dalam tabung gambar untuk mengosongkan cahaya dari layar.
• Tujuan : membuat retrace tidak kelihatan saat scanning.
• Pulsa blanking horisontal akan memadamkan retrace dari kanan ke kiri untuk tiap baris.
• Pulsa blanking vertikal akan memadamkan retrace dari bawah ke atas untuk tiap field.

• Gambar di atas menggambarkan bagian dari sinyal yang mewakili scan satu baris horizontal. Tiap baris tersusun dari bagian active video dan bagian horizontal blanking.
• Bagian active video berisi informasi brightness (luma) dan warna (chroma). Informasi brightness merupakan amplitude sesaat di tiap titik waktu. Satuan ukuran amplitude adalah IRE, dimana 140 IRE = 1 Vp-p.
• Gambar di atas juga memperlihatkan bahwa tegangan selama bagian active video menghasilkan gambar putih terang untuk baris scan horizontal ini, sedangkan bagian horizontal blanking akan ditampilkan hitam sehingga tidak terlihat pada layer.
• Sistem NTSC menggunakan yang disebut "setup”, yang menempatkan hitam referensi (reference black) pada titik sama dengan 7.5 IRE atau sekitar 54 mV di atas blanking level.