KEY Radyo-TV Yayıncılık ve Teknik Bilgi Merkezi

ANALOG VIDEO SİNYALİNİN YAPISI

Video sinyali; bir görüntünün kamera vasıtası ile elektriksel hale dönüştürülmesiyle oluşan sinyaldir.Video sinyali ilk zamanlarda renksiz (siyah/beyaz) olarak ifade edilebilmiş daha sonra bu siyah/beyaz sinyale renk de eklenerek , renkli hale getirilmiştir. Bu yazıda, konunun daha iyi anlaşılabilmesi için önce resmin ekranda siyah/beyaz olarak oluşması, daha sonra ise renkli resim incelenecektir.

Resmin Ekranda Oluşması

Resmi göstermeye yarayan televizyon tüpü (CRT:Cathode Ray Tube)’nde resim 625 satirin birleştirilmesiyle oluşur. İlerde anlatılacağı üzere bu 625 satirin tümü görülebilir satir değildir. CRT’de elektron tabancası resmi oluşturabilmek için için tek tek satırları oluşturur ve bunun için ekranı soldan sağa ve bir çerçeveyi oluşturmak için de bu satırları yukardan aşağıya tarar.Ancak resim , elektron tabancasının bir çerçeveyi baştan sona tek taraması ile oluşturulmaz.Çünkü eğer resim tek bir taramada oluşursa , saniyede 24 çerçeve taranır ve bu sayı insan gözünün resim çerçeveleri (kareleri) geçişi (hızını) fark etme sınırının altındadır. Yani insan gözü saniyede 24 karelik resmi kırpışmalı izler ve buna flicker etkisi adi verilir.Bunu ortadan kaldırmak için , resmin önce tek satırları çerçeve sonuna kadar taranır, daha sonra çift satırlar çerçeve sonuna kadar taranır , böylece resim iki defa taranarak oluşturulması ile saniyede taranan çerçeve sayısı iki katına (50) çıkar ve kırpışma ortadan kalkmış olur. Band genişliği ayni kalmakla beraber , çözünürlük yarıya düşer. 

Tarama ekranın en üst orta noktasından başlar ve tek satırlar taranarak 1.alan ekranın alt orta noktasında bitirilir.Daha sonra 2. alanın taranması için tarama ekranın sol üst başına uçar (flyback time: geri uçuş süresi) ve 2. alanın ilk taraması başlar.Çift satırlarda şekil1’deki sırayla taranarak 2. alan ve dolayısı ile iki alandan olu!an bir resim çerçevesi tamamlanmış olur.

Şekil 1

Siyah/beyaz bir resimde resim beyaz ve siyahin tonlarından olu!ur.Bir satir; siyahtan beyaza yavaş yavaş daha sonra siyaha ani giden bir resmi şekil 2’deki gibi ifade eder.

Horizontal/(Yatay) Senkron

Satırların dosdoğru olarak oluşması için kamera ve televizyon ekranının ayni zamanda resmin ayni kısımlarını göstermeleri gerekir.Bunun için senkronlama gerekmektedir ve bu !ekil 3’de görüldüğü gibi her satıra bir senkron palsı eklenerek yapılır

Bir çerçeveyi oluşturan tüm satırlar görülebilir satir değildir.Bunların için de Şekil 4 de görüleceği ve açıklandığı üzere test,dengeleme,senkron ,burst vs. palsleri de vardır.

Şekil 4

L1 - L3 : Alan (Vertical) Senkron Palsleri (5 Geniş pals / 2.5 Satir) (Her alanın sonunda yeni bir vertical taramanın başlayacağini gösterir.

L3 - L5 : Dengeleme Palsleri (5 Geniş pals / 2.5 Satir)

L7 - L18 : CCIR Test Sinyalleri

L311 - L313 : Dengeleme Palsleri (5 Geniş pals / 2.5 Satir)

L313 - L315 : Alan (Vertical) Senkron Palsleri (5 Geniş pals / 2.5 Satir)

L316 - L318 : Dengeleme Palsleri

L330 - L331 : CCIR Test Sinyalleri

L623 - L625 : Dengeleme Palsleri (5 Geni! pals / 2.5 Satir) (Alanların doğru yerlerinde interlace’e uygun olarak oluşmasını sağlamak için katılırlar.

Televizyon ekranındaki bir satirin taranma süresi; 625 satir/çerçeve x 25 çerçeve/saniye= 15625 satir/saniyeden 1/15625=64 µs olarak bulunur.Alt tarama frekansı ise aşağıdaki şekilde bulunur. Bir satırda bir pikselden bir sonraki piksele olabilecek maksimum ve minimum değişiklik , bu satirin taranabileceği maksimum frekansla belirlenir.Yani bir piksel maksimum (beyaz) sonraki piksel minimum (siyah) olursa bunu oluşturacak sinüs dalganın frekansı olabilecek en büyük frekansa , bu da maksimum alt tarama frekansına eşittir(şekil 5)

Şekil 5

Bir çerçevede 625 satir olduğundan, ekranın 4/3 (en / boy) oranı hesaba katılarak bir satırdaki piksel 625 x 4/3 = 833 piksel / satir olarak bulunur.Her piksel yarim dalga ile oluştuğundan, bir satırda 416 tam sinüs dalgası olu!ur. Peryodu 64µs/416=0.159 µs olarak bulunan bir sinüs dalganın frekansı 1/ 0.159 µs =6.5 MHz olarak bulunur.

Burst

Siyah / beyaz resmin renkli resme dönüşmesi için ışık (luminance)’dan başka renk komponentlerininde resme eklenmesi gerekir.Ancak burada özel bir durum söz konusudur.Bu da insan gözünün ışığı ve renkleri algılayışının sübjektif olmasıdır.Yani gözün tüm renklere tepkisi ayni değildir.Spectral response adi verilen , insan gözünün renklere gösterdiği tepki grafiği şekil 6’ya bakıldığında 555 nm dalga boyundaki sari ışığa maksimum tepki gönderir. Bu ışık referans olarak alinmiş ve diğer renklere denk gelen ışık miktarı belirlenmiştir.Yani buna göre kırmızı ile yeşili göstermek için eklenecek ışık miktarı ayni olmayacaktır.

Şekil 6

Renkleri tek tek oluşturmak ve göndermek çok külfetli olacağından, tüm renkleri belirli miktarda karışımlarıyla oluşturabilecek 3 ana renk seçilmiştir.Kirmizi(Red,R), Ye!il (Green,G) ve Mavi (Blue,B) çeşitli tonlarda karıştırılarak tüm renkler elde edilebilmektedir. 

Siyah / beyaz ekranda renk olmadığı için , renkler grinin farklı tonlarıyla ifade edilir.Gözün, renklere farklı tepkisi dikkate alındığında parlaklık işareti e!itlik 1’ de belirtilen oranlarda renklerin karıştırılmasıyla oluşur.

Y= 0.3 R + 0.59 G + 0.11 B (Eş. 1)

Bu durumda sadece mavi renk ifade edilmek istendiğinde, R=G=0 , B=1 (max.) olacak ve parlaklık işareti Y=0.11 olarak açık gri ton ile mavi ifade edilecektir.

Renkli resimde ise parlaklık (Luminance,Y) i!areti ile beraber üç renk bileşen bilgisinin de gönderilmesi gerekir.Ancak üç renk bilgisinden sadece ikisinin gönderilmesi yeterli olacaktir çünkü gönderilmesi gereken parlaklık bilgisinden iki renk bilgisi çıkarılarak 3. renk elde edilebilmektedir.Yani gönderilecek işaretler Y, R-Y, B-Y’dir.

Resmi oluşturan satiri ifade eden siyah / beyaz işarete, “burst” ismi verilen 4.43 MHz frekanslı 10-11 saykıllık bir alt taşiyicinin senkron palsinden sonra eklenmesiyle parlaklık işareti üzerindeki renk bilgisinin referans alabileceği bir alt taşıyıcı oluşturulmuş olur.şekil 7’de görüldüğü gibi, renk bilgisinin burst ile arasındaki faz farki rengi belirler.

Şekil 7

Şekil 8’de bir piksele ait tüm detaylar görülmektedir.Piksele ait ışık(luminance) seviyesi V’den , pikselin rengi burst ile renk taşıyıcısının faz farkından, pikselin renginin doygunluğu (saturation) yani rengin canlılığı yada donukluğu ise ’den belirlenir(yani alt ta!iyicinin genliği ile taşınır).

Şekil 8

Burst sinyali renklerin belirlenmesinde referans olduğundan her satir için çok özenle üretilmeli ve doğru yerinde olmalıdır.Bir color bar paterni için iletilen renk bile!enleri (component) şekil 9’da gösterilmiştir.Önce paterni oluşturmak için gerekli dört bileşen tek tek çizilmiş, daha sonra iletilecek Y, R-Y ve B-Y çizilmiştir.

Renk fark işaretlerinden R-Y; Cr veya V , B-Y ise Cb veya U olarak adlandırılır.

Vektör Diyagram

Vektör görünümde ise, renk (hue) ve rengin doygunluğu (saturation) belirlenir.Şekil 10’da açisi sinyalin burst ile faz farkini, dolayisi ile rengini, ise doygunluğu (saturation) ( açısı normalden uzaklaşırsa renkte bozulma meydana gelir.Ayni şekilde aşırı doygunluğa, kısalma ise donukluğa sebep olur.

Şekil 11’de ise, şekil 9’da gösterilen paterndeki color bar satirinin vektör diyagramdaki gösterimi ve B-Y, R-Y bile!enlerinin hesaplanışı gösterilmektedir. Buna bağlı olarak şekil 9 ve 11’deki veriler ışığında resimdeki düzgünlüğün yada bozukluğun Y, B-Y, R-Y’yi nasıl etkileyeceği ve vektör diyagramda nasıl görüleceği açıkça anlaşılmaktadır.

Vektör diyagramdan görüldüğü üzere renklerin bulundukları noktadan saat yönüne ve tersi istikamete kaymalarına, yani renkteki bozulmaya tanınacak maksimum tolerans ± %5 o ’dir.Bu da 1 saykilin (1/4.43) periyodunun 0.225 )s olduğu göz önüne alındığında, 5 o ’nin 3 ns’ye tekabül ettiği görülür.Yani renk bilgisini içeren işaretin en fazla 3ns erken veya geç başlama durumları tolere edilir, bundan fazlası ise renkte bir bozulma gösterecektir.

Kaynak : İbrahim İlker CÜCİOĞLU Elektrik-Elektronik Yüksek Mühendisi

anasayfa