Principiile televiziunii in culori

principiile televiziunii in culoriCunoasterea fizicii culorilor va contribui la eficienta muncii si te va ajuta la eliminarea problemelor de productie. De fapt, te va ajuta la orice, de la balansul de alb pe care trebuie sa-l faci unei camere video la coordonarea culorilor hainelor din garderoba ta.

In primul rând, priveste la imaginea de mai jos, in care se observa ca lumina vizibila reprezinta doar o mica parte din spectrul electronic.

spectrum

Acesta este un spectru de energie care incepe cu undele radio de joasa frecventa, trece prin VHF-TV, radio FM, UHF-TV (in care sunt incluse in prezent noile benzi a frecventelor televiziunii digitale), pana la radiografii.

Light-RefractionPartea vizibila a luminii spectrului electromagnetic este formata din toate culorile curcubeului (asa cum se arata in segmentul extins de mai sus), care se combina pentru a produce lumina alba.


Faptul ca lumina alba este formata din toate culorile de lumina adunate poate fi demonstrata cu ajutorul unei prisme.

Daca ati proiecta lumina alba printr-o prisma, asa cum este ilustrat mai jos, lumina va fi descompusa si arata componentele individuale de culoare din cadrul sau.

prism

Opusul este, de asemenea, adevarat: daca adaugati toate culorile de baza ale luminii impreuna, puteti crea lumina alba. Prin pastrarea acestor concepte in minte, ajungeti la cheia procesului de televiziune in culori.

Inainte de a intra in procesul de culoare aditiv - un proces care este de baza pentru un televizor color - trebuie sa studiem un proces care este, probabil, mai bine inteles: procesul de absorbtie a culorii (procesul substractiv).

Procesul de absorbtie a culorii (procesul substractiv)

redfiltCuloarea unui obiect este determinata de culorile din lumina pe care le absoarbe si culorile din lumina pe care le reflecta.

Cand lumina alba cade pe un obiect rosu, obiectul apare rosu deoarece suprafata sa absoarbe toate culorile din lumina, cu exceptia rosului.

Lumina absorbita este transformata in caldura. Acest lucru explica de ce un obiect negru, care absoarbe toate culorile luminii care cade pe el, devine mult mai fierbinte in lumina soarelui decat un obiect alb, care reflecta toate culorile.

In cazul in care pigmentii din culorile primare substractive cyan, galben si magenta sunt amestecati, rezultatul este negrul - sau, din cauza impuritatilor din pigmenti, o nuanta inchisa sau ceva asemanator cu culoarea noroiului.

Pentru a rezolva problema "noroioasa", imprimantele sofisticate folosesc CYMK, cu "K" de la blaK - negru.

tricol1De asemenea, retineti ceea ce se intâmpla atunci când se amesteca doar doua din cele trei culori substractive (galben, cyan si magenta). Puteti vedea ca galben si cyan produc verde, cyan si magenta produc albastru, magenta si galben produc rosu.

Atunci când un filtru de culoare este plasat peste un lentilele unei camere sau peste o sursa de lumina, are loc acest fenomen de absorbtie a culorii.

De exemplu, un filtru rosu pur plasat peste un lentila camerei va absorbi toate culorile luminii, cu exceptia rosului.

Multi oameni presupun in mod eronat ca filtru rosu pur si simplu "transforma tot in lumina rosie", dar dupa cum puteti vedea, nu este asa.

 

Procesul de aditivare (suprapunere) a culorilor (aditiv)

Pâna acum am vorbit despre procesul de culoare substractiv - efectul in care suprapunerea diferitilor pigmenti in diferite proportii absorb anumite culori din spectrul vizibil al luminii.

redfilterAtunci când luminile colorate sunt amestecate (aditivate), rezultatul estetricol2 aditiv, mai degraba decât substractiv. Astfel, atunci când culorile primare aditive (rosu, verde si albastru) sunt amestecate in proportiile corecte, rezultatul este alb.

Acest lucru poate fi usor de demonstrat cu trei proiectoare colorate.

Sa presupunem ca un filtru de culoare este plasat pe fiecare dintre cele trei proiectoare - unul de culoare rosie, unul verde, si unul albastru.

Când toate cele trei culori primare se suprapun (se insumeaza) pe un ecran alb, rezultatul este lumina alba. Observati in aceasta ilustratie ca suprapunerea a doua culori primare (de exemplu, rosu si verde) creeaza o culoare secundara (in acest caz, galben).

Roata de culoare standard este cheia pentru intelegerea a multor aspecte din televizor color.

colwhel

 

 Rosu, verde si albastru sunt culori primare TV, si galben, magenta si cyan sunt considerate culori secundare. Daca va faceti timp pentru a memora roata de culoare de mai sus, veti vedea ca va va fi util in multe domenii - nu doar la TV.

In cazul in care oricare doua culori exact opuse pe roata de culori sunt amestecate, rezultatul este alb. Retineti ca, in loc de a se anula reciproc, asa cum au facut culorile substractive, aceste culori se combina si dau un efect aditiv.

Obiectele ce au culori care sunt reciproc opuse pe roata de culori tind sa se exagereze reciproc atunci când sunt vazute impreuna. De exemplu, obiectele albastre vor arata "mai albastre" atunci când sunt plasate langa obiecte de culoare galbena iar cele rosii vor arata "mai rosii" atunci când sunt plasate langa cyan.

Plecand de la aceasta teorie este evident ca prin combinarea adecvata de lumina rosie, verde si albastra se pot obtine toate culorile din spectrul vizibil.
Deci un televizor color are in principiu doar cele trei culori primare din care compune restul culorilor necesare afisarii unei imagini.

In esenta, procesul de televiziune color se bazeaza pe procesul de separare (in camera video) si apoi de recombinare a culorilor (intr-un TV) in proportii diferite de rosu, verde si albastru.

Desi aceasta explicatie a fost mult timp suficienta pentru o intelegere de baza a procesului, din punct de vedere tehnic, lucrurile merg dincolo de aceasta.

Contrastul simultan

sim contIntrebare: Care dintre dreptunghiuri mici din centrul acestor ilustratii are nuanta mai deschisa de albastru?

Raspuns: ele sunt exact la fel. De vina este nivelul de luminozitate (saturatie) de culoare din jur, care poate face ca patratul de pe partea stânga sa para mai deschis.

Conform conceptului de contrast simultan modul in care percepem stralucirea unui obiect depinde de contextul sau.

In productia de televiziune acest concept poate fi deosebit de important in reclamele pentru imbracaminte in cazul in care anumite culori si nuante sunt critice pentru armonizarea accesoriilor, sau in cazul in care un agent de publicitate doreste sa promoveze culorile subtile, care sunt "in voga".

Trebuie sa intelegem ca efectul de contrast simultan poate duce la unele surprize neplacute. Un regizor a trebuit sa faca o reclama la un produs alimentar comercial din peste si, din pacate, a gasit potrivit sa puna pestele pe o placa de culoare magenta. Acest lucru a facut ca tonul de culoare a pestelui sa arate verde - o culoare nu tocmai apetisanta pentru acest tip de produs.

In mod clar, cu un pic de cunostinte, puteti evita problemele si situatiile jenante.

Camera video cu 3 senzori

Sa folosim cunostintele noastre de culoare pentru a intelege modul in care functioneaza un aparat de filmat cu trei cipuri video.

prblockImaginea full-color "vazuta" de o camera video de calitate profesionala trece printr-o faza de despartire (pe jumatatea dreapta a desenului), care separa imaginea full-color in componentele sale de culoare rosie, verde si albastra.

Observati de exemplu, ca toata lumina rosie dintr-o scena este directionata de o oglinda de selectare si indreptata spre unul dintre cele trei CCD-uri.

In acelasi mod, lumina albastra este directionata catre receptorul albastru. Luminii verde ii este permis sa treaca pentru a ajunge pe CCD-ul din partea din spate a blocului prismei.

Astfel, ceea ce a fost o imagine full-color acum este separata in fascicule de lumina rosie, verde si albastra, continute in scena originala.

Practic toate dispozitivele CCD ale camerei de luat vederi sunt, "oarbe la culoare", ele raspund doar la cantitatea de lumina expusa pe suprafata lor.

Informatiile de rosu, verde si albastru dintr-o imagine full-color sunt prezentate mai jos. Când culoarea corespunzatoare se adauga in fiecare dintre cele trei imagini alb si negru (primele trei ilustratii), si sunt combinate, veti obtine rezultatul full-color care se vede in imaginea finala.

canalul rosucanalul albastru

 

 



 
 
 
 
  
canalul rosu                                                  canalul albastru
greenverrgbver

 

 

 

 

 

 canalul verde                                                 versiunea RGB

Observati ca lumina laser rosie este detectat in primul rand pe canalul rosu si faptul ca carcasa albastru-verde a laserului (dreapta-jos al fiecarei imagini) este detectata in primul rand de catre canalele de culoare albastru si verde.

Putine culori sunt "pure", cele mai multe contin putina lumina alba. Astfel, ele sunt in mod normal detectate intr-o anumita masura de mai multe canale de culoare. Observati cum camasa alba este detectata in mod egal de catre toate trei canale de culoare.

Camera video cu un singur senzor

trifilterDesi camere profesionale utilizeaza trei senzori, e posibil (si mai putin costisitor), de a utiliza un singur cip, prin suprapunerea a milioane de filtre colorate mici ce aratata ca in figura din stanga.

Dupa ce imaginea color de la obiectiv activeaza punctele de pe aceste filtre mozaic care raspund la lumina rosie, albastra si verde, un circuit electronic este capabil de a separa fiecare dintre cele trei culori si a le trimite pe drumul lor, prin trei semnale electronice separate.

De asemenea, este posibil sa se faca un filtru mozaic pentru aparatul de filmat, care sa raspunda doar la doua culori ale luminii, iar a treia culoare fiind adaugata prin extrapolare. (Mai jos vedem cum se face asta cu putina matematica)

Desi filtrele mozaic fac posibile productia unor camere video mai mici si mai putin costisitoare, aceasta abordare sacrifica rezolutia (claritatea imaginii) si sensibilitatea la lumina.

Cum vede ochiul uman culorile

Din cele de mai sus am putea trage concluzia ca in televiziune, culoarea "alba", ar rezulta pur si simplu dintr-o combinatie egala a culorilor primare.

Din pacate, nu e asa de simplu. Ochiul uman nu vedela fel toate culorile cu luminozitatea egala.

Ochiul este mult mai sensibil la lumina verde-galbui decât cea albastra sau rosie. Datorita sensibilitatii mai mari a ochiului pentru a portiunea verde-la-portocaliu din spectrul de culori, un amestec proportional de culoare rosu, verde si albastru nu va aparea alb.

Din acest motiv, precum si din cauza limitarilor si fosforescentei diferite a culorilor utilizate in ecranele de televizor, pentru a produce culoarea alba se foloseste un amestec inegl de rosu, verde si albastru.

Putina matematica

In ecuatia: A + B + C = 100, in cazul in care valorile lui "A" si "B" sunt cunoscute, e usor sa il aflu pe "C."

In acelasi mod, nu este intotdeauna necesar sa se cunoasca toate valorile celor trei culori primare. Sunt de ajunst doar doua. Astfel pot fi fabricate camerele color ce au doar doi senzori.

Presupunând ca, pentru un anumit sistem de televiziune 59 la suta verde cu 30 la suta rosu si 11 la suta albastru este egal cu alb (un amestec des utilizat), atunci camera ar avea nevoie sa "stie" doar doua din cele trei culori atunci când a fost echilibrat balansul de alb.

Semnalul video pe componente si semnalul video compozit

Desi utilizand toate cele trei culori pe tot parcursul procesului TV poate fi modul cel mai exact de a reproduce culorile, cerinta de trei semnale de culoare separate, in fiecare etapa a procesului poate fi din punct de vedere tehnic foarte dificil.

Utilizand matematica mai complexa, este posibil de a reduce cele trei semnale de culoare intr-un singur semnal. Când cele trei semnale de culoare sunt combinate intr-un singur, ne vom referi la el ca semnal video compozit. (Definitiile pentru compozit includ "imbinat" sau "combinat".)

Din pacate, in procesul de combinare a celor trei semnale au loc interactiuni subtile intre culori (scurgere de culoare); plus, exista o pierdere generala de calitate video.

Desi aceste probleme nu pot fi vizibile pentru ochiul neinstruit, ele devin treptat mai vizibile, atunci când filmul este copiat. Deoarece asta se intâmpla in procesul de editare, editarea video a semnalului analogic compozit poate fi o problema.

O solutie este sa pastreze semnalele de culoare separate si sa se utilizeze echipamente video digitale de inalta calitate (dar si scumpe). Din pacate, acest lucru pune camera video si echipamentele de inregistrare in gama de pret ridicat. Deci, suntem in cautarea unui compromis intre pret si calitate.