กระบวนการเกิดภาพอิเล็กทรอนิกส์ในโทรทัศน์
การเกิดภาพ
ภาพในจอโทรทัศน์เกิดจากจุดเมื่อมีจุดหลายจุดต่อกันกลายเป็นเส้น เมื่อมีหลายๆ เส้นก็กลายเป็นภาพ
ภาพที่1 เครื่องรับโทรทัศน์
แต่การเขียนภาพในจอโทรทัศน์นั้นมิใช่เขียนไปทุกทิศทุกทางตามใจชอบ โทรทัศน์จะเขียนจากทางด้านบนจากซ้ายไปขวา ทีละเส้น จนเต็มจอซึ่งจะเป็นกี่เส้น แล้วแต่ระบบ ถ้าเป็นระบบที่ใช้ในเมืองไทย ก็มี 625 เส้น ถ้าเป็นระบบในอเมริกาก็เป็น 525 เส้น
ภาพที่ 2 ภาพในจอโทรทัศน์
(โทรทัศน์ในปัจจุบันมักเขียน 1 เส้น เว้น 1 เส้น แล้วค่อยไปเขียนเส้นที่เว้นไว้ภายหลังก็จะได้จำนวนเส้นเต็มตามที่กำหนด)
ภาพที่ 3 ภาพเกิดจากจุด จุดหลายๆ จุดจะกลายเป็นเส้น เส้นหลายๆ เส้นจะกลายเป็นภาพ
สำหรับภาพขาวดำนั้น จะมีจุดที่เป็นสีขาวบ้าง สีดำบ้าง สีเทาๆ บ้าง เมื่อรวมกันแล้วก็เป็นภาพ
เพื่อให้เข้าใจเรื่องการเขียนภาพในจอโทรทัศน์ให้หาภาพมาภาพหนึ่ง ซึ่งเป็นภาพที่ไม่มีรายละเอียดมากนัก เช่น ภาพตัว “T V”
ภาพที่ 4 การส่งและการรับภาพทางโทรทัศน์
นำภาพนั้นมาตีตารางสี่เหลี่ยมจัตุรัสเล็กพอสมควร ดังภาพที่ 8.4 นำกระดาษเปล่ามา 1 แผ่น ตีตารางให้เท่ากับหรือมีสัดส่วนเท่ากับแผ่นภาพนั้น เสร็จแล้วมองจากซ้ายไปขวาในแถวแรกถ้าที่ใดมีจุดดำก็เอาดินสอทำจุดไว้ ถ้าที่ใดไม่มีจุดดำก็ปล่อยให้ขาวไว้ ทำอย่างนี้ทีละแถวเราก็จะได้ภาพตัว “T V” ให้ถือภาพนี้เป็นแม่แบบ
ต่อไปนำกระดาษที่มีตารางดังกล่าวมาอีก 2 แผ่น ใช้คน 2 คน มีดินสอคนละแท่งนั่งอยู่ห่างกัน
ให้ดูภาพตามแบบทีละแถวตั้งแต่แถวบนไป ที่ใดมีจุดดำก็ให้บอกดังๆ พร้อมกับจุดลงไปว่าช่องที่เท่าไรในแนวตั้ง และช่องที่เท่าไรในแนวนอน คนที่ 2 ก็จะจุดตามคำสั่งคนที่ 1 เมื่อนำภาพมาเทียบกัน ภาพจะเหมือนกัน
นี่คือหลักการแบบเดียวกับการส่งโทรทัศน์ แต่โทรทัศน์นั้นไม่ได้ใช้คนเขียน ที่สถานีส่งใช้กล้องเป็นตัวเขียนภาพ ซึ่งได้มาจากแบบที่ต้องการถ่ายออกอากาศเครื่องรับก็จะเขียนภาพไป พร้อมกับเครื่องส่งและตำแหน่งเดียวกันภาพจึงเหมือนกัน การเขียนภาพในจังหวะเดียวกันหรือพร้อมกันนี้เรียกว่า “synchronization”
กระบวนการเกิดภาพทางอิเล็กทรอนิกส์
ในกล้องจะมีหลอดจับภาพ ซึ่งมีหน้าที่เปลี่ยนภาพที่ต้องการจะส่งให้เป็นคลื่นไฟฟ้า
ภาพที่ 8.5 กล้องโทรทัศน์กับภาพที่ต้องการในกล้องจะมีหลอดจับภาพเปลี่ยนพลังงานแสง
ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า
ในหลอดจับภาพจะมีส่วนที่ปล่อยลำอิเล็กตรอนเรียกว่า “อิเล็กตรอนกัน” (electron gun) หรือ “ปืนอิเล็กตรอน” ยิงอิเล็กตรอนไปยังเป้าที่อยู่ด้านหน้า และในหลอดจับภาพนี้เองจะมีอุปกรณ์ที่ทำให้อิเล็กตรอนเป็นลำเล็กๆ และเมื่อกระทบเป้าก็จะเป็นจุดเล็กๆ เท่านั้น
ภาพที่ 6 หลอดวิจิคอน ซึ่งเป็นหลอดจับภาพและอุปกรณ์ร่วม
* หลอดจับภาพ มีความหมายเดียวกับ หลอดกำเนิดภาพ
ลำอิเล็กตรอนนี้จะเคลื่อนที่จากซ้ายไปขวาด้วยอำนาจแม่เหล็กที่อยู่ด้านบนและล่างของหลอด ซึ่งแม่เหล็กนี้เกิดขึ้นจากสัญญาณจากแหล่งกำเนิดสัญญาณกวาด (scan) ซึ่งอยู่ในกล้องนั้นทำให้จุดอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากซ้ายไปขวาตลอดเวลา ที่ด้านข้างหลอดมีแม่เหล็กอีกชุดหนึ่งทำหน้าที่เลื่อนลำอิเล็กตรอนให้ลงมาข้างล่างหรือขึ้นไปข้างบน
เมื่อกล้องทำงาน ลำอิเล็กตรอนก็จะเคลื่อนที่จากบนซ้ายมาขวา และค่อยๆ ลดต่ำลงมาและขีดเส้นไปเรื่อยๆ จนสุดจอก็จะยกขึ้นไปขีดข้างบนอีก แล้วก็ลดลงมาจนสุดจอเป็นอย่างนี้เรื่อยไป
ภาพที่ 7 การทำงานของหลอดจับภาพ
เมื่อแสงตกระทบหน้าหลอดมีไม่เท่ากันเพราะเป็นภาพ ลำอิเล็กตรอนจะเขียนภาพทีละจุด ผ่านสารนำไฟฟ้าเมื่อถูกแสง เมื่อแสงไม่เท่ากันทุกจุด ความต้านทานของสารนำไฟฟ้าซึางไม่เท่ากันทุกจุดทำให้อิเล็กตรอนผ่านไปไม่เท่ากัน กระแสที่ผ่านความต้านทานตัวที่เป็น load ไม่เท่ากัน แรงเคลื่อนจึงไม่เท่ากัน ทำให้เกิดเป็นสัญญาณภาพออกมาส่งไปเข้าเครื่องขยายสัญญาณภาพ
การขีดนี้ถ้าหากว่าไม่มีแสงสว่างเข้ามาก็จะไม่มีสัญญาณส่งออกไป ภาพที่จอโทรทัศน์ก็จะดำทั้งภาพ หรือถ้ามีแสงสว่างเข้ามาเท่ากันหมดทั้งจอก็จะได้ภาพเส้นขาวๆ เต็มจอทั้งภาพ แต่ถ้าภาพเข้ามาที่หน้ากล้อง แสงที่สะท้อนจากภาพนั้นจะมาเข้าที่เลนส์ และจะมาตกที่หน้าหลอดจับภาพ ที่หน้าหลอดจับภาพจะมีแก้วฉาบเป็นเลนส์ แล้วก็จะมีแผ่นนำกระแสไฟฟ้าที่มีลักษณะใส แล้วก็มีวัสดุที่มีความไวแสง (photo electric material) ฉาบอยู่
วัสดุไวแสงนี้เมื่อถูกแสงจะมีความต้านทานเปลี่ยนแปลง คือถ้าถูกแสงมากความต้านทานจะน้อยลงทำให้กระแสไหลได้มากขึ้น แต่ถ้ามีแสงเข้ามาน้อยความต้านทานจะสูงทำให้กระแสไฟฟ้าไหลน้อยลง
ในขณะที่มีภาพที่หน้ากล้องนี้ แสงสว่างที่หลอดจับภาพจะไม่เท่ากันตลอด คือเป็นตามความสว่างของภาพแต่ละจุด
ในขณะที่ลำอิเล็กตรอนวิ่งผ่านจุดต่างๆ เหล่านี้เพื่อวิ่งไปยังแผ่นนำกระแส ไปผ่านความต้านทานลงดิน ก็ต้องผ่านวัสดุไวแสงนี้ด้วย แต่วัสดุไวแสงนี้ มีความต้านทานแต่ละจุดไม่เท่ากัน จุดใดที่แสงสว่างมากความต้านทานก็น้อย จุดใดที่แสงสว่างน้อย ความต้านทานก็มากดังนั้นกระแสที่ไหลในแต่ละจุดจึงไม่เท่ากัน
ภาพที่ 8 หลอดจับภาพและการขยาย
สัญญาณจากหลอดจับภาพตกคร่อมความต้านทานทำให้เกิดแรงเคลื่อนตกคร่อมต้านทาน นำแรงเคลื่อนส่งเข้าเครื่องขยายจะได้สัญญาณที่แรงพอที่จะส่งไปยังเครื่องบังคับกล้องได้
กระแสที่ไม่เท่ากันนี้จะไปผ่านความต้านทานที่อยู่ภายนอกทำให้แรงเคลื่อนที่ตกคร่อมความต้านทานตัวนอกนี้ไม่เท่ากัน แรงเคลื่อนที่ออกมาจากหลอดจับภาพนี้ เรียกว่า “สัญญาณภาพ” เพราะมีการเปลี่ยนแปลงไปตามความสว่างของภาพในแต่ละจุด นำสัญญาณนี้ไปขยายให้มีกำลังสูงขึ้น แล้วส่งไปเข้าเครื่องส่ง ผสมกับสัญญาณวิทยุที่ผลิตขึ้นในเครื่องส่ง เพื่อให้กระจายคลื่นส่ง ออกอากาศไปยังเครื่องรับได้ ที่เครื่องรับจะตัดและกรอง คลื่นวิทยุที่ผสมมาออกให้เหลือแต่คลื่นภาพ ส่งไปเข้าหลอดภาพ ที่หลอดภาพจะมีตัวยิงอิเล็กตรอนให้เป็นจุดเล็กๆ เหมือนกับหลอดจับภาพในกล้อง แต่ขนาดโตกว่า เพื่อให้ดูภาพให้ชัดเจนพุ่งไปที่จอภาพ และจะขีดลำอิเล็กตรอนนี้เป็นเส้นๆ เช่นเดียวกับทางเครื่องส่ง เมื่อลำอิเล็กตรอนไปกระทบกับจอภาพซึ่งฉาบไว้ด้วยวัสดุเรืองแสง ก็จะมีแสงเกิดขึ้นที่หน้าจอภาพ ถ้าไม่มีสัญญาณโทรทัศน์เข้ามาก็จะเห็นเป็นเส้นสีขาวเท่ากันหมด
ภาพที่ 9 เครื่องรับสัญญาณจากอากาศนำมาขยายและแยกคลื่นพาห์ออก ให้เหลือแต่คลื่นภาพส่งเข้าหลอดภาพ
ภาพที่ 8.10 หลอดภาพโทรทัศน์
เมื่อมีสัญญาณโทรทัศน์เข้ามา สัญญาณโทรทัศน์จะไปบังคับให้หลอดภาพปล่อยอิเล็กตรอนมากบ้างน้อยบ้างตามจังหวะเดียวกับเครื่องส่ง
เส้นที่ขีดบนจอโทรทัศน์ เมื่อมีสัญญาณภาพเข้ามาแล้วก็จะไม่ขาวทั้งเส้น คือขาวบ้างเทาบ้าง และดำบ้าง ก็จะเกิดเป็นภาพขึ้น ภาพนี้จะเหมือนกับภาพที่ส่งมาจากเครื่องส่ง
ภาพที่ 11 การเขียนภาพของเครื่องรับต้องเขียนพร้อมกับเครื่องส่งโดยเครื่องส่งจะส่งสัญญาณควบคุมมาเรียกว่า ซิงค์
อย่างไรก็ตามการเกิดภาพนี้จะต้องให้เป็นจังหวะเดียวกันกับทางเครื่องส่งอย่างแท้จริง มิฉะนั้นภาพจะเลื่อนบ้าง จะล้มบ้าง และไม่เป็นภาพบ้าง จึงต้องมีสัญญาณที่ทำให้เริ่มต้นและหยุดภาพพร้อมกัน เรียกว่า “สัญญาณซิงโครไนซ์” หรือเรียกย่อๆ ว่า “ซิงค์”
ภาพที่ 12 ภาพที่เกิดบนจอโทรทัศน์
การเกิดภาพสี
คนเราสามารถเห็นภาพสีได้ เพราะตามีประสาทที่สามารถดูสีได้ 3 ชุด
ชุดที่ 1 จะไวต่อแสงสีแดง
ชุดที่ 2 จะไวต่อแสงสีเขียว
ชุดที่ 3 จะไวต่อแสงสีน้ำเงิน
เมื่อมีสีแดงเข้ามา ประสาทส่วนที่ไวกับแสงสีแดงจะบอกว่ามีแสงสีแดงเข้ามาแล้ว เมื่อสีแสงสีเขียวเข้ามาประสาทที่ไวต่อแสงสีเขียว ก็จะส่งสัญญาณไปยังสมองว่า มีแสงสีเขียวเข้ามา และเมื่อมีแสงสีน้ำเงินเข้ามา ประสาทที่ไวต่อแสงสีน้ำเงินก็จะบอกว่ามีแสงสีน้ำเงินเข้ามา
แต่ถ้ามีแสงสีม่วงเข้ามา ประสาทที่ไวต่อแสงสีแดงก็จะส่งสัญญาณไปยังสมองว่ามีแสงสีแดงเข้ามา และเวลาเดียวกันประสาทที่ไวต่อแสงสีน้ำเงินก็จะบอกว่า มีแสงสีน้ำเงินเข้ามาสมองเมื่อได้รับทราบว่า มีแสงสีแดงและน้ำเงินเข้ามาพร้อมกัน ก็จะบอกว่าสีม่วง เพราะสีแดงและสีน้ำเงินผสมกันเป็นสีม่วง
ในทำนองเดียวกัน สีผสมอื่นๆ ก็จะมีสัญญาณที่เข้ามาตามส่วนของสีที่ผสมกันอยู่
ในทางโทรทัศน์สี เพื่อให้ได้สัญญาณสีเช่นเดียวกับที่ตามองเห็น จึงมักแยกหลอดจัดภาพออกเป็น 3 ชุด สีแดงชุดหนึ่ง สีเขียวชุดหนึ่ง สีน้ำเงินชุดหนึ่ง ที่จริงที่ใช้หลอดๆ เดียวก็มีแต่ต้องใช้แผ่นกรองสีและเข้าใจยากจึงขออธิบายเฉพาะกล้องชนิดใช้ หลอดจับภาพ 3 หลอด
กล้องโทรทัศน์สีที่ใช้ 3 หลอดนี้ ที่ด้านหน้าหลอดจับภาพจะมีปริซึมหรือกระจายแยกสี (ดูภาพที่ 8.13)
ภาพที่ 13 ปริซึมแยกแสงสี
แสงที่ผ่านเลนซ์ จะผ่านปริซึมแยกแสงสีแดง ไปเข้าหลอดจับภาพสีแดง แสงสีเขียว ไปเข้าหลอดจับภาพสีเขียว และแสงสีน้ำเงินไปเข้าหลอดจับภาพสีน้ำเงิน
เนื่องจากแต่ละสีมีความถี่ไม่เท่ากันปริซึมก็จะแยกสีแดงไปทางหนึ่ง สีเขียวไปทางหนึ่งและสีน้ำเงินไปอีกทางหนึ่ง นำสีแดงไปเข้าหลอดจับภาพสีแดงเปลี่ยนแสงให้เป็นไฟฟ้าส่งไปเข้าเครื่องขยายให้แรงขึ้น แล้วส่งไปบังคับหลอดภาพ แสงสีเขียวจะไปเข้าหลอดจับภาพสีเขียวเปลี่ยนให้เป็นไฟฟ้า ขยายให้มีกำลังสูงขึ้นส่งไปบังคับหลอดภาพสีเขียว แสงสีน้ำเงิน จะไปเข้าหลอดจับภาพสีน้ำเงินส่งไปเข้าเครื่องขยายให้แรงขึ้น แล้วส่งไปบังคับหลอดภาพสีน้ำเงิน
ภาพที่ 14 แสดงการส่งและรับโทรทัศน์สี
ในหลอดภาพโทรทัศน์สีมีลักษณะคล้ายกับหลอดภาพขาวดำแต่มีที่ยิงอิเล็กตรอน 3 ลำ
ภาพที่ 15 หลอดภาพสีชนิดที่ใช้หน้ากากเงาแบบที่วางปืนอิเล็กตรอนเป็นรูปสามเหลี่ยม
ลำอิเล็กตรอนจากแคโทดที่ได้รับสัญญาณแสงสีแดง สีเขียวหรือสีน้ำเงิน จะต้องวิ่งไปกระทบจอที่ฉาบวัสดุเรืองแสงสีแดง สีเขียว หรือสีน้ำเงิน ตามลำดับ จึงจะเกิดภาพสีที่ถูกต้อง
ที่หน้าจอโทรทัศน์จะฉาบด้วยสารเรืองแสง 3 ชนิด ชนิดหนึ่งเมื่อถูกอิเล็กตรอนยิง จะเกิดแสงสีแดง ชนิดที่ 2 เมื่อถูกอิเล็กตรอนยิงจะเกิดแสงสีเขียว ชนิดที่ 3 เมื่อถูกอิเล็กตรอนยิงจะเกิดแสงสีน้ำเงิน สารเรืองแสงนี้จะฉาบอยู่หลังแก้วหน้าจอเป็นจุดเล็กๆ เป็นกลุ่มๆ กลุ่มละ 3 จุด คือ แดง เขียว น้ำเงิน ก็ได้ หรือเป็น 3 แถบ แดงเขียวน้ำเงินก็ได้ ลำอิเล็กตรอนทั้ง 3 ลำนี้ จะผ่านรูตะแกรงที่ทำด้วยทองแดงขนาดเล็กมาก 1 รู แล้วจะมากระทบกับจุดวัสดุเรืองแสงที่จอโทรทัศน์ก็จะเกิดสีขึ้นทีละกลุ่ม กลุ่มละ 3 จุด
ภาพที่ 16 โครงสร้างของหลอดภาพสี
สมมติว่ากล้องโทรทัศน์ถ่ายภาพเสื้อสีแดงวางอยู่บนพื้นสีดำ ภาพที่ขีดเส้นแต่ละเส้นก็จะขีดเป็นเส้นตั้งแต่ด้านบน ลงมาจะเป็นสีดำมาตลอดเพราะมีสัญญาณสีดำมาจากเครื่องส่งทำให้ปืนอิเล็กตรอนไม่ยิงอิเล็กตรอนไปที่หน้าจอจึงทำให้จอมืด แต่เมื่อถึงจุดที่มีสีแดง ปืนอิเล็กตรอนสีแดง จะปล่อยอิเล็กตรอนออกไปกระทบจุดเรืองแสงสีแดงที่หน้าจอภาพ หลอดภาพก็จะเปล่งแสงสีแดงออกมา เมื่อขีดจนครบภาพแล้วเราก็จะเห็นเสื้อสีแดงวางอยู่บนพื้นสีดำ เหมือนที่กล้องโทรทัศน์ถ่ายมา
ในทำนองเดียวกันถ้าเราถ่ายเสื้อสีเขียวบนพื้นดำอิเล็กตรอนก็จะขีดเส้นจากด้านบนลงมาเช่นกัน ที่ใดที่เป็นสี ปืนอิเล็กตรอนทั้ง 3 ชุด ก็ไม่ปล่อยอิเล็กตรอนจอก็จะดำ เมื่อมาถึงสีเขียว ปืนอิเล็กตรอนสีเขียวก็จะปล่อยอิเล็กตรอนไปกระทบจุดสีเขียว ทำให้เกิดแสงสีเขียวขึ้นที่หน้าจอ เมื่อจบการขีดเส้นจนครบภาพแล้วก็จะได้เสื้อสีเขียวบนพื้นดำ
ถ้าเราถ่ายภาพเสื้อสีน้ำเงินบนพื้นดำ ก็จะมีการขีดเส้นของลำอิเล็กตรอนเช่นกัน แต่เมื่อถึงจุดสีน้ำเงิน ปืนอิเล็กตรอนสีน้ำเงิน จะปล่อยอิเล็กตรอนไปที่หน้าจอ เมื่อขีดเส้นจนครบภาพแล้วก็จะเห็นเสื้อสีน้ำเงิน
ในขณะที่เกิดภาพนี้หากเราจะใช้แว่นขยายส่องดูที่ตรงรูปเสื้อก็จะเห็นจุดเล็กๆ อยู่เต็มไปหมด ถ้าหากเป็นภาพเสื้อสีแดง ก็จะเห็นจุดสีแดง ถ้าเป็นภาพเสื้อสีเขียว ก็จะเห็นจุดสีเขียว ถ้าเป็นภาพเสื้อสีน้ำเงินก็จะเห็นจุดสีน้ำเงิน
เมื่อเราไม่ใช้แว่นขยายและมองไกลๆ คืออยู่ห่างจากจอพอสมควรก็จะเห็นเป็นภาพสีแดง สีเขียว สีน้ำเงิน สุดแท้แต่เราจะถ่ายภาพสีอะไร ที่เครื่องรับก็จะมีภาพที่มีสีเหมือนกับที่ถ่ายมา
ที่จริงวัสดุเรืองแสงสีอื่นๆก็ยังคงอยู่ที่เดิม แต่เมื่อไม่มีอิเล็กตรอนไปกระทบก็ไม่เปล่งแสงออกมาเราจึงมองเห็นเป็นสีดำ คงเห็นแต่สีที่วัสดุเรืองแสงถูกอิเล็กตรอนวิ่งไปกระทบเท่านั้น
การผสมสี
การผสมสีแบบบวก (additive) ใช้ในโทรทัศน์ ถ้าใช้ไฟฉาย 3 สี ฉายไปที่จอสีขาว ตรงที่ทั้ง 3 สีซ้อนกันจะเกิดเป็นสีขาว ส่วนสีแดงทับน้ำเงินจะได้เป็นสีม่วงแดง (magenta) สีแดงกับสีเขียวจะได้เหลือง (yellow) สีเขียวกับสีน้ำเงินจะได้เป็นสีฟ้าเขียว (cyan อ่านไซแอน)
ภาพที่ 17 การผสมสี
สีทั้งหลายมีหลายพันสี เกิดจากการผสมกันของแม่สี 3 สี ตามอัตราส่วนต่างๆ กัน ก็จะเกิดสีต่างกันขึ้น
การผสมสีมีได้ 2 แบบ คือ การผสมสีแบบบวกและการผสมสีแบบลบ
การผสมสีแบบบวก (additive) คือ การที่แสงสีส่องมาเข้าตาโดยตรง ยิ่งมีหลายสีแสงก็จะสว่างมากขึ้น ถ้ามีสีผสมทั้ง 3 สี ก็จะเป็นสีขาว
การผสมสีแบบลบ (subtractive) คือ การที่แสงตกมาถูกวัสดุที่มีสีวัสดุนั้นจะดูดกลืนแสงบางสีไปและสะท้อนแสงบางสีออกมา
ภาพที่ 18 การผสมสีแบบบวก
การผสมสีแบบบวก (additive) คือ การที่เมื่อสี 2 สี มาพบกันแสงสว่างจะมากขึ้น ซึ่งผิดกับสีทาบ้านซึ่งยิ่งทาทับหลายสีแสงที่สะท้อนมาเข้าตาจะน้อยลงจึงเรียกว่า “การผสมสีแบบลบ” (subtractive)
การทดลองการผสมสีแบบบวก นำไฟฉาย 2 สี ฉายไปที่จอขาว เช่น สีแดงกับสีเขียว ตรงจุดที่ 2 สีซ้อนกันจะได้เป็นสีเหลือง
สีที่ใช้ทาเมื่อมีแสงตกกระทบ แสงส่วนหนึ่งจะถูกดูดซึมเข้าไป ส่วนหนึ่งจะสะท้อนมาเข้าตา แสงที่สะท้อนออกมานี้ทำให้เราเห็นว่าเป็นสีอะไร ยิ่งมีสีหลายสีผสมกันเข้า แสงที่สะท้อนมาเข้าตาก็จะน้อยลง ถ้าผสมกันทุกสี แสงจะไม่สะท้อนออกมาเลย จึงเห็นเป็นสีดำ ดังนั้นจึงเรียกการผสมสีแบบนี้ว่า การผสมสีแบบลบ
การผสมสีแบบบวกนั้นใช้ในโทรทัศน์ เพราะแสงที่ออกมาเข้าตาโดยตรงไม่มีการสะท้อนที่ไหน
การผสมสีแบบลบนั้น ใช้ในการทาสีบ้าน การวาดเขียนซึ่งเราจะต้องมองไปที่ภาพ แสงที่ตกต้องภาพส่วนหนึ่งจะถูกดูดกลืนไป และส่วนหนึ่งจะสะท้อนมาเข้าตาเรา ถ้าแสงที่ตกต้องวัตถุนั้นสะท้อนมาทั้งหมดเราก็จะเห็นเป็นสีขาว แต่ถ้าถูกดูดกลืนทั้งหมดเราก็จะเห็นเป็นสีดำ
แม่สีที่ใช้ผสมสีในแบบบวกกับแบบลบก็ต่างกัน ในแบบบวก แม่สีจะเป็นสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน ในแบบลบ แม่สีจะเป็นสีแดง สีเหลือง และสีน้ำเงิน
สีบวก เมื่อสีแดง + สีเขียว + สีน้ำเงิน = สีขาว
สีลบ เมื่อสีแดง + สีเหลือง + สีน้ำเงิน = สีดำ
การมองเห็น
ภาพที่ 19 ส่วนประกอบของดวงตามนุษย์
มนุษย์มองเห็นสิ่งต่างๆ ได้ด้วยตา ตาเป็นอวัยวะที่สลับซับซ้อน โครงสร้างของนัยตาหรือลูกตาเกือบเป็นทรงกลมอยู่ในโพรงกระดูกของศรีษะ มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 นิ้ว สามารถกลอกไปกลอกมาได้ด้วยกล้ามเนื้อ 8 มัด ส่วนสำคัญง่ายๆ ของตามีดังนี้
1. คอร์เนีย (Cornea) มีลักษณะโปร่งใสอยู่ตรงกลางด้านหน้าติดกับตาขาว (ดูภาพที่ 8.19) มีหน้าที่ช่วยให้การหักเหของแสงที่ตามีกำลังสูงขึ้น
2. เลนส์ (Lens) มีลักษณะโปร่งใสนูน 2 ด้าน ประกอบด้วยเยื่อบางๆ ใสๆ หลายแผ่นซ้อนกัน เลนส์จะทำหน้าที่รวมแสงเข้ามาที่ตา ให้ตกต้องเรตินา (retina) ซึ่งเป็นส่วนไวแสงเมื่อเรตินาได้รับแสงก็จะส่งข้อมูลไปตามเส้นประสาทไปเข้าสมองและสมองจะบอกได้ว่าเป็นภาพอะไร แสงชนิดใด
เลนส์มีกล้ามเนื้อพิเศษที่จะปรับความยาวโฟกัสได้โดยกล้ามเนื้อพิเศษ ทำหน้าที่เปลี่ยนความโค้งที่ผิวของเลนส์ทำให้เราเห็นภาพได้ชัดเจน ทั้งภาพใกล้และภาพไกล
3. ไอริส (Iris) หรือม่านตา อยู่ด้านหน้าของเลนส์ใต้คอร์เนีย ไอริสเป็นกล้ามเนื้อทึบแสงมีสีต่างๆ ตามเชื้อชาติ เช่น ไทยสีดำ ฝรั่งสีฟ้าหรือน้ำตาล เป็นต้น ตรงกลางมีช่องให้แสงผ่านเรียกว่า “พิวพิล” (pupil) ขนาดของช่องนี้จะเปลี่ยนแปลงได้ตามขนาดแสงที่เข้ามา ถ้าแสงเข้ามามากช่องนี้จะปิดแคบ แต่ถ้าแสงเข้ามาน้อยช่องนี้จะเปิดกว้างขึ้น ความโตของช่องโดยประมาณก็คือ เวลาที่มีแสงจ้า จะเปิดกว้างประมาณ 2 มิลลิเมตร และในที่มืดจะเปิดกว้างประมาณ 8 มิลลิเมตร การเปิดม่านตาให้แคบหรือกว้างนี้จะเปิดปิดโดยอัตโนมัติเมื่อมีแสงเข้าตา
4. เรตินา (Retina) เป็นส่วนไวแสง ที่เรตินานี้มีเซลล์รับแสง 2 พวก คือ พวก รอดส์ และโคนส์ (Rods and Cones) รอดส์มี 6 ล้านเซลล์ โคนส์มี 120 ล้านเซลล์ มีใยประสาทประมาณ 1 ล้านเส้นต่อไปยังสมอง
เซลล์พวกรอดส์นี้ จะรับแสงที่มีความสว่างน้อย ช่วยในการมองเห็นในเวลากลางคืนรับต่อแสง ไม่รับแสงสี ดูรายละเอียดภาพไม่ดีนัก
เซลล์พวกโคนส์ เป็นเซลล์ที่รับความสว่างสูง เกี่ยวกับการเห็นในเวลากลางวัน รับแสงสีมีความสามารถในการแยกแยะรายละเอียดได้ดี
เมื่อเซลล์รับแสงได้รับแสงจากภายนอก ก็จะส่งสัญญาณผ่านเส้นประสาทไปยังสมอง สมองก็จะบอกได้ว่าภาพที่เข้ามาเป็นภาพอะไร
ตาคนเรามองได้กว้างตามแนวนอน 200 องศา และมองทางแนวตั้งได้ 120 องศา
ตาของคนเรามีความสามารถไม่เท่ากันทุกคน บางคนก็รับรู้แสงสว่างได้ดี รับรู้สีที่เห็นได้ดีทุกสี แต่บางคนก็ไม่เห็นเป็นบางสี เรียกว่า “บอดสี”
เมื่อคนอยู่ในที่มืด อาจต้องใช้ระยะเวลาสักครู่หนึ่งในการปรับสายตาให้ชินกับความมืดแล้วจึงจะเห็นได้ชัด
คนเราจะมองเห็นอะไรชัดเจนเมื่ออยู่ระยะใกล้พอควร แต่เมื่ออยู่ห่างออกไปก็อาจเห็นไม่ชัดเจน เช่น การอ่านหนังสือ ถ้าหนังสืออยู่ห่าง 25 ซม. ก็อ่านได้ชัด แต่เมื่ออยู่ไกลออกไปหนังสือก็จะดูเหมือนมีขนาดเล็กลงๆ ทุกทีจนมองไม่เห็นหรืออ่านไม่ออก
ทางด้านสีก็เช่นกัน ถ้าเป็นจุดใหญ่ๆ เราก็สามารถแยกออกและบอกได้ว่าเป็นสีอะไร แต่ถ้าเล็กลงๆ ก็จะแยกได้ยากว่าเป็นสีอะไร เช่น จุดเล็กๆ บนจอโทรทัศน์ มีดังนี้
จุดเล็กๆ ของสีแดง อยู่ใกล้จุดเล็กๆ สีเขียว จะเห็นเป็นสีเหลือง (yellow)
จุดเล็กๆ ของสีแดง อยู่ใกล้สีน้ำเงิน จะเห็นเป็นสีม่วงแดง (magenta)
จุดเล็กๆ ของสีเขียว อยู่ใกล้สีน้ำเงิน จะเห็นเป็นสีน้ำทะเล (cyan)
สัญญาณโทรทัศน์
สัญญาณโทรทัศน์ที่ทางสถานีส่งเข้าเครื่องส่ง ออกอากาศไปยังเครื่องรับนั้นมีสัญญาณหลายชนิด ผู้ซึ่งจะทำงานเกี่ยวกับโทรทัศน์จำเป็นต้องทราบเรื่องราวของสัญญาณเหล่านี้ จึงจะปฏิบัติงานได้ดี สัญญาณต่างๆ มีดังนี้
1. สัญญาณภาพ (Video Signal)
2. สัญญาณซิงค์ (Synchronizing Signal)
3. สัญญาณแบล็งกิ้ง (Blanking Signal)
4. สัญญาณอีควอไลซิ่ง (Equalizing Signal)
5. สัญญาณเบิรสท์ (Burst) หรือ ซิงค์ของสี (Colour Sync)
6. สัญญาณคลื่นพาห์รอง (Sub Carrier)
7. สัญญาณเสียง (Audio Signal)
ภาพที่ 20 สัญญาณภาพ, ซิงค์ในแนวนอน, ซิงค์ในแนวตั้ง และอีควอไลซิ่งพัลซ์
1. สัญญาณภาพ คือ สัญญาณที่หลอดจับภาพ ได้เปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า เป็นสัญญาณที่จะทำให้เกิดภาพที่เครื่องรับ
2. สัญญาณซิงค์ คือ สัญญาณที่ส่งออกจากเครื่องส่งไปยังเครื่องรับ เพื่อให้เครื่องรับเขียนภาพในจังหวะเดียวกันกับเครื่องส่งสัญญาณซิงค์มี 2 ชนิดคือ ซิงค์ในแนวตั้ง และซิงค์ในแนวนอน
ซิงค์ในแนวตั้ง ความถี่ 50 เฮิรตซ์ ใช้บังคับไม่ให้ภาพเลื่อน ถ้าซิงค์ในแนวตั้งไม่ทำงานหรือผิดพร่องภาพจะเลื่อน
ซิงค์ในแนวนอน ความถี่ 15,625 เฮิรตซ์ ใช้บังคับไม่ให้ภาพล้ม ถ้าซิงค์ในแนวนอนไม่ทำงาน หรือผิดพร่องภาพจะล้ม
สัญญาณจากจอเวฟฟอร์มมอนิเตอร์เห็นสัญญาณซิงค์ทางแนวนอน และสัญญาณภาพแสดงว่าเป็นสัญญาณขาวดำ
ภาพที่ 21 สัญญาณโทรทัศน์ขาวดำ
3. สัญญาณแบล็งค์กิ้ง คือ สัญญาณที่บังคับไม่ให้ลำอิเล็กตรอนวิ่งไปชนสารเรืองแสงในขณะที่ไม่ต้องการให้เกิดภาพ คือ ตอนที่เขียนภาพไปจนสุดจอแล้ว จะต้องสะบัดลำอิเล็กตรอนกลับมาเริ่มต้นทางซ้ายใหม่ เส้นที่สะบัดกลับนี้เร็วมากแต่ก็ยังเห็น เพื่อไม่ให้เห็นจึงส่งคลื่นรูกสี่เหลี่ยมไปหยุดลำอิเล็กตรอนเสียไม่ให้ไปกระทบจอจึงเกิดเป็นช่องว่างขึ้น ระหว่างเส้นสัญญาณที่มาบังคับแต่ละเส้นนี้ เรียกว่า “แบล็งค์กิ้งทางแนวนอน” และเมื่อลำอิเล็กตรอนเขียนภาพมาจนสุดจอด้านล่างแล้วจำเป็นต้องเลื่อนขึ้นไปเขียนด้านบน ก็ต้องสะบัดลำอิเล็กตรอนขึ้นอย่างรวดเร็ว แต่ก็จะเห็นเส้นกระตุกกลับนี้ เพื่อที่จะไม่ให้เห็นจึงนำสัญญาณแบล็งค์กิ้ง ใส่ไปส่วนที่บังคับลำอิเล็กตรอนของหลอดภาพลำอิเล็กตรอนก็จะไม่วิ่งไปชนวัสดุเรืองแสงที่หน้าจอ ก็จะมองไม่เห็นเส้น สัญญาณนี้เรียกว่า “แบล็งค์กิ้งทางแนวตั้ง”
สัญญาณภาพที่เห็นจากจอเวฟฟอร์มมอนิเตอร์คือ เครื่องดูรูปคลื่นต่างๆ ในภาพจะเห็นสัญญาณภาพ สัญญาณซิงค์ และสัญญาณเบิรสท์ แสดงว่าสัญญาณนี้เป็นสัญญาณโทรทัศน์สี
ภาพที่ 22 สัญญาณโทรทัศน์สี
4. สัญญาณอีควอไลซิ่ง คือ สัญญาณที่ใส่ไว้ในระหว่างซิงค์ทางแนวตั้งเพื่อให้ซิงค์ทางแนวตั้งคงรูปอยู่ได้ และซิงค์ในแนวนอนก็ไม่ขาดหายไปในขณะที่มีซิงค์ทางแนวตั้ง ทำให้การขีดเส้นเป็นไปโดยเรียบร้อย
5. สัญญาณเบิรสท์ (คือสัญญาณซิงค์ของสี) เป็นสัญญาณที่ทำให้คลื่นพาห์รองซึ่งเป็นพาหนะของคลื่นสีทางเครื่องรับ ทำงานพร้อมกับคลื่นพาห์รองทางเครื่องส่งทำให้ได้สีที่ถูกต้อง
6. สัญญาณพาห์รอง คือ สัญญาณที่รวมกับสัญญาณสีก่อนส่งสัญญาณเข้าเครื่องส่งเพื่อไม่ให้สัญญาณสีรวมกับสัญญาณขาวดำ อาจกล่าวได้ว่า สัญญาณพาห์รองเป็นเคลื่อนพาห์ของสัญญาณสี สัญญาณพาห์รองนี้จะมีความถี่ตามระบบที่ใช้ เช่น ระบบเอ็นทีเอสซี (NTSC) ความถี่คลื่นพาห์รองเท่ากับ 3.58 เมกะเฮิรตซ์ ระบบพอล (PAL) ความถี่คลื่นพาห์รอง เท่ากับ 4.43 เมกะเฮิรตซ์ เป็นต้น
7. สัญญาณเสียง คือ สัญญาณที่มาจากไมโครโฟน เครื่องเล่นจานเสียงหรือเทปบันทึกเสียง ฯลฯ เปลี่ยนให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่มีความถี่เสียงเรียบร้อยแล้ว ส่งออกอากาศไปให้ผู้ชมทางบ้านได้ฟัง
หมายเหตุ แหล่งกำเนิดสัญญาณซิงค์ แบล็งค์กิ้ง อีควอไลซิ่ง เบิรสท์ และคลื่นพาห์รอง มักจะอยู่ในกล่องเดียวกัน เรียกว่า “ซิงค์เยนเนอเรเตอร์” (sync generator)
การส่งและรับโทรทัศน์
การส่งโทรทัศน์ คือ การส่งภาพเคลื่อนไหวพร้อมกับเสียงจากสถานีส่งโทรทัศน์ไปยังเครื่องรับโทรทัศน์ ตามรูปของสัญญาณวิทยุโทรทัศน์
ภาพที่ 23 ระบบการส่งและการรับโทรทัศน์สี
สาเหตุที่ต้องส่งด้วยคลื่นวีเอชเอฟ (VHF)
สาเหตุที่ต้องส่งโทรทัศน์ด้วยคลื่นความถี่สูงมากเพราะ
1. เพื่อให้กระจายคลื่นไปในอากาศได้ดี
2. เพื่อให้เลือกคลื่นได้ง่าย
3. เพื่อให้มีความกว้างของช่องพอเพียง
1. เพื่อให้กระจายคลื่นไปในอากาศได้ดี จากการทดลองปรากฏว่า คลื่นความถี่ต่ำๆ จะกระจายไปในอากาศได้ไม่ดี แต่คลื่นวิทยุ (radio wave) สามารถกระจายไปในอากาศได้ดี คลื่นนี้จึงมีชื่อว่า “ราดิโอ เวฟ” คำว่า “ราดิโอ” มาจากคำว่า “ราดิเอท” (radiate) ซึ่งแปลว่า แผ่กระจาย
ดังนั้นถ้าต้องการให้คลื่นใดกระจายไปในอากาศก็นำคลื่นนั้น ไปผสมกับคลื่นวิทยุแล้วส่งออกอากาศไป คลื่นวิทยุที่ผสมกับคลื่นโทรทัศน์แล้วนี้ มีชื่อใหม่ว่า “คลื่นวิทยุโทรทัศน์”
เมื่อคลื่นโทรทัศน์ถึงเครื่องรับ เครื่องรับก็จะรับคลื่นโทรทัศน์ แล้วตัดเอาสัญญาณวิทยุออกเหลือแต่สัญญาณภาพ แล้วจึงนำคลื่นนี้ส่งไปที่หลอดภาพ ทำให้เป็นภาพดังเดิม คลื่นวิทยุจึงมีชื่อเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า “คลื่นพาห์” เพราะเป็นเสมือนพาหนะพาสัญญาณไปถึงเครื่องรับ
2. เพื่อให้เลือกคลื่นได้ ตามปกติแล้ว ความถี่ภาพ จะอยู่ในย่าน 1 – 10 เมกะเฮิรตซ์ เหมือนกันหมดทุกสถานี ความถี่เสียงก็เช่นกัน ไม่ว่าสถานีไหนก็มีความถี่ตั้งแต่ 20 – 20,000 เฮิรตซ์ เท่ากันทั้งสิ้น ถ้าจะส่งความถี่เหล่านี้ออกอากาศก็จะปนกันหมด เพราะเป็นความถี่เดียวกัน ที่จริงก็ส่งออกอากาศไม่ได้อยู่แล้วเพราะเป็นความถี่ต่ำ แต่ถึงจะได้ก็คงแซงกันจนรับไม่ได้ จำเป็นต้องนำมาผสมกับความถี่สูงมากเสียก่อนเพื่อให้กระจายคลื่นได้ และคลื่นพาห์นี้ต้องขออนุญาตจากกรมไปรษณีย์โทรเลข เพื่อให้กำหนดช่องสัญญาณให้ กรมไปรษณีย์จะกำหนดช่องสัญญาณให้ แต่ะละสถานีจะมีช่องสัญญาณไม่ซ้ำกันและจังหวัดหนึ่งอาจกำหนดให้ส่งช่องเว้นช่องก็ได้ เช่น ที่กรุงเทพมหานคร ส่งช่อง 3 ช่อง 5 ช่อง 7 ช่อง 9 ช่อง 11 ที่นครสวรรค์ อาจส่งช่อง 2 ช่อง 4 ช่อง 6 ช่อง 8 ช่อง 10 ช่อง 12 ก็จะทำให้ความถี่ห่างกัน ไม่มีการรบกวนกัน และการเลือกช่อง หรือเลือกคลื่นก็ทำได้ง่าย
3. เพื่อให้ความกว้างของช่องพอเพียง การส่งโทรทัศน์ช่องยิ่งกว้าง ก็ยิ่งส่งได้ดี แต่กฎหมายได้บังคับไว้ว่า ระบบพอลบี มีความกว้างของช่อง ไม่เกิน 7 เมกะเฮิรตซ์ ถ้าส่งความถี่ต่ำๆ จะทำให้ความกว้างของช่องสูงอย่างนี้ไม่ได้ จำเป็นต้องใช้ช่องที่มีความถี่สูงกว่าความกว้างของช่องหลายๆ เท่า จึงกำหนดไว้ว่า ความถี่ที่ใช้กับโทรทัศน์ควรเป็นความถี่วีเอชเอฟ หรือยูเอชเอฟ คือ ความถี่ตั้งแต่ 47 เมกะเฮิรตซ์ ขึ้นไป จึงจะทำให้มีความกว้างของแบนด์มีประมาณ 7 เมกะเฮิรตซ์ได้
การส่งวิทยุโทรทัศน์
แม้ว่าการส่งวิทยุโทรทัศน์ ส่งไปทั้งภาพและเสียงพร้อมกัน แต่การส่งนั้น ส่งแยกกัน 2 ระบบ โดยเด็ดขาด คือ
1. ระบบส่งสัญญาณภาพ (Video System)
2. ระบบส่งสัญญาณเสียง (Aural System)
ภาพที่ 24 ระบบส่งสัญญาณภาพ
1. ระบบส่งสัญญาณภาพ มีวิธีส่งง่ายๆ ดังนี้
1.1 กล้อง (Camera) จะเปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้าขยายสัญญาณให้มีกำลังสูงขึ้น แล้วส่งไปตามสายเคเบิลไปเข้าเครื่องควบคุมกล้อง
1.2 เครื่องควบคุมกล้อง (Camera Control Unit) จะทำหน้าที่เปิดหน้ากล้อง และปรับแต่งสัญญาณต่างๆ ให้ได้มาตรฐานตามต้องการ
1.3 เครื่องควบคุมภาพจะส่งสัญญาณไปเข้า เครื่องรวมสัญญาณภาพ (encoder) กับสัญญาณซิงค์ และสัญญาณอื่นๆ ที่จำเป็นเพื่อให้เป็นสัญญาณโทรทัศน์ที่พร้อมจะออกอากาศได้
1.4 สัญญาณจากเครื่องรวมสัญญาณภาพ จะส่งไปเข้าเครื่องตัดต่อภาพและเครื่องสร้างภาพพิเศษ (switcher special effect) เครื่องตัดต่อสัญญาณภาพ และเครื่องทำภาพพิเศษนี้ จะตัดต่อภาพที่ต้องการแล้วส่งไปเข้าเครื่องส่ง
1.5 เครื่องส่งสัญญาณภาพ (Video Transmitter) จะมีวงจรผลิตความถี่คลื่นพาห์ของภาพให้ตรงกับที่ได้รับอนุญาตมา และมีวงจรผสมสัญญาณภาพกับคลื่นพาห์ แล้วส่งไปออกอากาศที่สายอากาศผสมแบบ เอเอ็ม เนกาตีฟ (AM Negative) คือ ผสมแบบคลื่นพาห์เปลี่ยนแปลงไปตามคลื่นภาพทางด้านส่วนสูง และซีกลบของคลื่นภาพ จะอยู่ทางด้านบนและล่างสุดของคลื่นพาห์ ดูภาพที่ 8.25
ภาพที่ 25 การผสมสัญญาณแบบ AM Negative
3. ระบบส่งสัญญาณเสียง มีวิธีการง่ายๆ ดังนี้
ภาพที่ 26 ระบบส่งสัญญาณด้านเสียง
2.1 ไมโครโฟน จะเปลี่ยนคลื่นเสียงให้เป็นพลังงานไฟฟ้าเรียกว่า “สัญญาณเสียง” ส่งสัญญาณเสียงไปตามสายเข้าเครื่องขยายและผสมสัญญาณเสียง
2.2 เครื่องขยายและผสมสัญญาณเสียง จะขยายเสียงให้มีกำลังสูงขึ้น และสามารถปรับแต่งระดับความดังของเสียงได้ ตลอดจนรวมสัญญาณเสียงกับสัญญาณเสียงที่มาจากที่อื่น เช่น มาจากแถบบันทึกเสียง หรือจากจานเสียงก็ได้ แล้วส่งไปเข้าเครื่องส่ง
2.3 เครื่องส่งที่ใช้สัญญาณเสียง เป็นเครื่องส่งคนละเครื่องกับเครื่องส่งที่ใช้ส่งสัญญาณภาพ เครื่องส่งจะมีวงจรผลิต ความถี่คลื่นพาห์ของเสียง ซึ่งจะสูงกว่าคลื่นพาห์ของภาพอยู่ 5.5 เมกะเฮิรตซ์ (เฉพาะระบบซีซีไออาร์) ทั้งนี้ให้เป็นคนละความถี่และคลื่นจะได้ไม่ปนกัน แต่ก็ใกล้กันพอที่จะออกอากาศด้วยสายอากาศเส้นเดียวกันได้ เพื่อการประหยัด เช่น ช่อง 3 ความถี่คลื่นพาห์ภาพ 55.25 ความถี่คลื่นพาห์เสียง 60.75
2.4 สัญญาณเสียงจากเครื่องขยายเสียงและผสมเสียงจะมาเข้าที่เครื่องส่งและผสมกับคลื่นพาห์ในระบบ เอฟเอ็ม คือ เมื่อเสียงดังขึ้นคลื่นพาห์จะเปลี่ยนความถี่ไป ทั้งสูงขึ้นและต่ำลงถ้าเสียงเป็นบวก คลื่นพาห์จะมีความถี่สูงขึ้น ถ้าเสียงเป็นลบ คลื่นพาห์จะมีความถี่ต่ำลง
2.5 นำคลื่นพาห์ที่ผสมกับสัญญาณเสียงแล้วไปเข้าเครื่องรวมสัญญาณ ที่เรียกว่า “ไดเพล็กเซอร์” เพื่อรวมกับคลื่นพาห์ของเครื่องส่งภาพ แล้วส่งไปออกที่สายอากาศเส้นเดียวกัน แม้สายอากาศเส้นเดียวกัน แต่คลื่นทั้ง 2 จะไม่ปนกัน เพราะเป็นคนละความถี่
การรับโทรทัศน์
การรับโทรทัศน์ มีวิธีการง่ายๆ ดังนี้
ภาพที่ 27 การรับโทรทัศน์
1. สายอากาศ จะรับสัญญาณโทรทัศน์จากอากาศ เปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า ส่งตามสายไปให้วงจรเลือกคลื่น
2. วงจรเลือกคลื่น จะเลือกคลื่นของช่องที่ต้องการรับโดยผู้ชมเลือกหมุนปุ่ม หรือเลือกกดปุ่มที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น ต้องการรับช่อง 3 ความถี่ 54 – 61 เมกะเฮิรตซ์ เมื่อผู้ชมหมุนสวิตซ์ หรือกดปุ่มที่รับช่อง 3 วงจรเลือกคลื่น ก็จะยอมให้ความถี่ 54 – 61 เมกะเฮิรตซ์ ผ่านวงจรเข้าไปได้ ส่วนความถี่อื่นไม่ผ่านเข้าไปจึงรับได้แต่ช่อง 3 ถ้าจะรับช่องอื่นก็ต้องกดปุ่มอื่น
3. วงจรขยายและเปลี่ยนความถี่ จะขยายสัญญาณที่เข้ามา และเปลี่ยนความถี่ให้ต่ำลง เป็นความถี่ขยาดกลางเพื่อให้ขยายได้ง่าย ความถี่ขนาดกลางนี้เรียกว่า “ไอเอฟ” (Intermediate Frequency) แล้วส่งไปขยายที่วงจรขยายความถี่กลาง
4. วงจรขยายความถี่กลาง จะขยายความถี่กลางให้แรงขึ้นและกรองสิ่งรบกวนออก เพื่อให้สัญญาณที่ผ่านไปมีเพียงช่องเดียว ทำให้การรบกวนน้อยลง
5. วงจรเลือกความถี่ภาพ มีหน้าที่เลือกความถี่ภาพส่งไปให้วงจรขยายความถี่ภาพแล้วส่งไปให้หลอดภาพ
6. วงจรเลือกความถี่เสียง มีหน้าที่เลือกความถี่เสียง ส่งไปให้เครื่องขยายความถี่เสียง แล้วส่งไปลำโพงเกิดเป็นเสียงดังออกมา
7. วงจรแยกสัญญาณซิงค์ จะแยกสัญญาณซิงค์ออกจากสัญญาณอื่น แล้วแยกสัญญาณซิงค์เป็น 2 ส่วนคือ
7.1 สัญญาณซิงค์ในแนวตั้ง จะไปควบคุมวงจรที่ทำให้อิเล็กตรอนในหลอดภาพ เคลื่อนที่ทางแนวตั้ง ให้ทำงานในจังหวะเดียวกันกับเครื่องส่งทำให้ภาพไม่เลื่อนขึ้นลง
7.2 สัญญาณซิงค์ทางแนวนอน จะไปควบคุมให้วงจรที่ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในแนวนอนทำงานในจังหวะเดียวกับเครื่องส่ง ทำให้ภาพไม่ล้ม
8. หลอดภาพ ทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณภาพให้เป็นภาพที่หน้าจอแก้วโดยบังคับให้ลำอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปกระทบวัสดุเรืองแสงทีละจุด จนกลายเป็นเส้นและเคลื่อนที่ต่อไปเป็นหลายเส้น ถ้าแสงสว่างแต่ละจุดไม่เท่ากันก็จะกลายเป็นภาพ
การส่งโทรทัศน์สี
การส่งโทรทัศน์สีมีข้อกำหนดสำคัญ 2 ประการคือ
1. เครื่องส่งโทรทัศน์สี จะต้องส่งสัญญาณให้เครื่องรับโทรทัศน์ขาวดำรับภาพได้ด้วย แต่ภาพจะเป็นขาวดำ
2. เครื่องรับโทรทัศน์สี จะต้องรับภาพจากเครื่องส่งโทรทัศน์ขาวดำได้ด้วย แต่ภาพจะเป็นขาวดำ
ด้วยเหตุผล 2 ประการนี้ การส่งโทรทัศน์สีจึงต้องส่งสัญญาณเป็น 2 ชุดคือ
1. สัญญาณขาวดำ แต่เพื่อไม่ให้ซ้ำกับโทรทัศน์ขาวดำจึงเรียกชื่อเสียใหม่ว่าสัญญาณส่องสว่าง (Luminance)
2. สัญญาณสี (chrominance)
การที่ต้องส่งเป็น 2 ชุด ก็เพราะ ถ้าส่งสัญญาณสี 3 สีไป เครื่องรับโทรทัศน์นั้นเป็นการผสมทางบวกคือ เมื่อมีหลายสีแสงสว่างจะมากขึ้น ตามที่ได้กล่าวมาแล้วได้มีการทดลองและค้นพบว่า สีขาวนั้นคือสีรวมของสีแดง สีเขียว สีน้ำเงิน
ภาพที่ 28 กล้องจะส่งสัญญาณสีผ่านแมททริกซ์ แมททริกซ์จะผสมสัญญาณให้เป็นสัญญาณสีและสัญญาณส่องสว่าง แล้วส่งไปเข้าเครื่องส่ง
จากการทดลองพบว่า ถ้ามีสีแดงร้อยละ 30 สีเขียวร้อยละ 59 สีน้ำเงินร้อยละ 11 ก็จะได้สีขาว
ในกล้องมีหลอดจับภาพอยู่ 3 หลอด ถ้าเราแบ่งสัญญาณจากหลอดสีแดงร้อยละ 30 หลอดสีเขียวร้อยละ 59 หลอดสีน้ำเงินร้อยละ 11 เราก็จะได้สีขาว นำสัญญาณที่ได้นี้ ไปขยายแล้วส่งเข้าเครื่องส่งก็จะเป็นสัญญาณขาวดำ
ส่วนสัญญาณสีนั้นถ้าส่งไปทั้ง 3 สี ก็จะส่งลำบาก มีความกว้างของช่องมาก จึงงดส่งสีเขียว คงส่งแต่สีน้ำเงินและสีแดง เพื่อไม่ให้สัญญาณปนกัน จึงนำสัญญาณสีน้ำเงินไปผสมกับคลื่นพาห์อีกคลื่นหนึ่ง เรียกว่า “คลื่นพาห์รอง” คลื่นพาห์รองนี้มีความถี่ 4.43 เมกะเฮิรตซ์ (ในประเทศไทย)
สัญญาณสีแดงนั้นก็รวมกับคลื่นพาห์รองเช่นกันแต่ก่อนจะรวมกันได้เปลี่ยนเฟส (phase) เสียก่อนให้เฟสต่างกับสีน้ำเงินอยู่ 90 องศา รวมสัญญาณแดงและน้ำเงินเข้าด้วยกันเรียกว่า “สัญญาณโครมิแนนซ์” หรือ “สัญญาณสี” แล้วจึงรวมกับสัญญาณขาวดำ ส่งไปออกอากาศที่สายอากาศ
สัญญาณสีเขียวไม่ได้ส่งออกอากาศ เพราะถือว่าส่งสีขาวไปแล้ว ถ้าจะทำขาวให้เป็นเขียว ก็นำสีแดงและสีน้ำเงิน มาลบออกจากสีขาวก็เป็นสีเขียว
สีขาว = แดง + เขียว + น้ำเงิน
สีเขียว = ขาว – (แดง + น้ำเงิน)
แม้เราจะรวมสัญญาณหลายสัญญาณเข้าด้วยกัน แต่สัญญาณที่ส่งไม่รวมกันจริง เพราะต่างความถี่ จึงสามารถแยกจากกันได้ในภายหลัง
การส่งสัญญาณสีไปนี้ จำเป็นต้องให้สัญญาณสีที่เครื่องรับทำงานในจังหวะเดียวกับสัญญาณสีทางเครื่องส่ง จึงต้องส่งสัญญาณซิงค์ของสีไปด้วย เพื่อไม่ให้สับสนจึงเรียกชื่อใหม่ว่า
เบิรสท์ (Burst)
เบิรสท์ (Burst)
2. การส่งสัญญาณเสียง การส่งสัญญาณเสียงในเครื่องส่งโทรทัศน์สีนั้น คงส่งคนละเครื่องเช่นเดียวกับการส่งสัญญาณเสียง ในระบบขาวดำ
ภาพที่ 29 สัญญาณจากเครื่องส่งเสียงรวมกับสัญญาณเครื่องส่งภาพก่อนส่งขึ้นสายอากาศ
การรับโทรทัศน์สี
1. สายอากาศ รับสัญญาณโทรทัศน์เข้ามา เปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า
2. วงจรเลือกคลื่น เลือกช่องที่ต้องการ
3. วงจรขยายสัญญาณและเปลี่ยนความถี่ จะขยายสัญญาณให้แรงขึ้น และลดความถี่ลงเป็นความถี่กลาง ซึ่งจะขยายได้ง่าย
4. วงจรขยายความถี่กลาง จะขยายความถี่กลางให้แรงขึ้นและกรองสิ่งรบกวนออก คงให้สัญญาณของช่องที่ต้องการผ่านไปได้เพียงสถานีเดียว เพื่อตัดการรบกวน แล้วส่งสัญญาณไปให้วงจรเลือกความถี่ภาพ
4. วงจรเลือกความถี่ภาพ จะแยกความถี่ภาพออกแล้วขยายให้แรงขึ้นแล้วส่งไปให้หลอดภาพ
ภาพที่ 30 การรับโทรทัศน์สี
6. วงจรเลือกความถี่เสียง จะแยกความถี่เสียงออกแล้วขยายให้แรงขึ้นแล้วส่งไปให้ลำโพงเกิดเป็นเสียงออกมา
7. วงจรเลือกสัญญาณซิงค์ จะเลือกสัญญาณซิงค์ แล้วแยกเป็นสัญญาณซิงค์ทางแนวตั้งและแนวนอน แล้วส่งสัญญาณซิงค์ทางแนวตั้งไปบังคับวงจรเปลี่ยนทิศทางลำอิเล็กตรอนในแนวตั้ง ส่งสัญญาณซิงค์ในแนวนอนไปบังคับวงจรเปลี่ยนทิศทางลำอิเล็กตรอนในแนวนอนให้ทำงานในจังหวะเดียวกันกับเครื่องส่ง
8. วงจรแยกซิงค์ของสี จะแยกซิงค์ของสี ไปบังคับวงจรสีให้ทำงานในจังหวะเดียวกันกับเครื่องส่ง
9. วงจรขยายสัญญาณสี จะแยกสัญญาณสีแล้วขยายให้แรงขึ้นแล้วแยกสีออกมาเป็นสีแดง สีเขียว สีน้ำเงิน โดยนำสีแดงกับสีน้ำเงินไปลบออกจากสีขาวก็จะได้สีเขียว นำสีทั้งสามส่งเข้าหลอดภาพ โดยให้
สีแดงไปบังคับปืนอิเล็กตรอนสีแดง
สีเขียวไปบังคับปืนอิเล็กตรอนสีเขียว
สีน้ำเงินไปบังคับปืนอิเล็กตรอนสีน้ำเงิน
ก็จะทำให้ได้ภาพออกมา เหมือนที่เครื่องส่งส่งมา
10. หลอดภาพสี หลอดภาพโทรทัศน์สีจะมีจุดเล็กๆ ที่ทำด้วยวัสดุเรืองแสง 3 สีคือ แดง เขียว น้ำเงิน จะอยู่เป็นกลุ่มละ 3 จุดก็ได้ หรือจะอยู่เป็น 3 แถบก็ได้ สลับกันตามภาพที่ 8.31
ปืนอิเล็กตรอนที่จะยิงอิเล็กตรอนไปชนจุดเรืองแสงมี 3 ชุด
- ปืนอิเล็กตรอนสีแดง จะยิงอิเล็กตรอนไปเข้าจุดเรืองแสงสีแดง
- ปืนอิเล็กตรอนสีเขียวจะยิงอิเล็กตรอน ไปเข้าจุดเรืองแสงสีเขียว
- ปืนอิเล็กตรอนสีน้ำเงินจะยิงอิเล็กตรอนไปเข้าจุดเรืองแสงสีน้ำเงิน
เนื่องจากความเฉื่อยของสายตา และดูไกลๆ ก็จะเห็นภาพเป็นสีสวยงาม แต่ถ้าใช้แว่นขยายส่องดูก็จะเห็นจุดสีเล็กๆ เป็นสีแดงเขียวน้ำเงินเต็มไปหมด
หลอดภาพสี มีหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณภาพให้กลายเป็นภาพสีเหมือนที่เครื่องส่งส่งมา
ภาพที่ 31 หลอดภาพโทรทัศน์
การส่งและรับโทรทัศน์แบบวีเอชเอฟและยูเอชเอฟ
การส่งโทรทัศน์จะต้องอาศัยคลื่นความถี่สูงจึงจะกระจายไปในอากาศได้ และทำการเลือกคลื่นได้
คลื่นความถี่สูงนี้ได้แบ่งกันไว้ว่าคลื่นขนาดใด ใช้ในกิจการอะไร ทั้งนี้เพื่อไม่ให้รบกวนกัน
คลื่นโทรทัศน์นั้นมีความกว้างของแถบคลื่นมาก เพราะสัญญาณโทรทัศน์ หรือที่เรียกว่า “video” นั้น มีความถี่ตั้งแต่ 0 – 10 เมกะเฮิรตซ์ จึงรวมกับคลื่นขนาดต่ำๆ ไม่ได้ เพราะจะแยกจากกันลำบาก และความกว้างของแถบคลื่นมีมาก จึงต้องรวมกับความถี่ที่สูงกว่า 10 เมกะเฮิรตซ์มากๆ
การส่งโทรทัศน์จึงต้องใช้ย่านความถี่สูงมาก (Very High Frequency) หรือที่เรียกว่า “วีเอชเอฟ” แต่ต่อมามีสถานีส่งมากขึ้น จึงต้องใช้ความถี่สูงขึ้นไปอีก คือ “ยูเอชเอฟ” (Ultra High Frequency)
ความถี่สูงมากคือความถี่ตั้งแต่ 30 – 300 เมกะเฮิรตซ์
ความถี่สูงยิ่งคือความถี่ตั้งแต่ 300 – 3,000 เมกะเฮิรตซ์
แต่ก็ไม่ได้ให้ใช้ทั้งหมดทุกความถี่คงให้ใช้เป็นบางส่วน ซึ่งแต่ละเขต แต่ละประเทศใช้ระบบต่างๆ กันสุดแต่จะตกลงกัน ซึ่งถ้าชี้แจงจะยาวมาก ขอให้ดูในตารางที่ 8.1 จะทราบได้ว่าประเทศใดใช้ช่องใดบ้าง มีความถี่เท่าใด
ประเทศไทยอยู่ในเขตที่ 3 แบ่งดังนี้
วีเอชเอฟ มี 11 ช่อง ตั้งแต่ช่อง 2 – ช่อง 12
ยูเอชเอฟมีอีก 49 ช่อง ตั้งแต่ช่อง 21 – ช่อง 69
ประเทศไทยใช้ระบบซีซีไออาร์ (CCIR = Comite Consultatif International des Radio and Television) ได้แบ่งแถบคลื่นหรือแบนด์ (Band) ดังนี้
แบนด์ 1 ช่อง 2 – ช่อง 4 ความถี่ 47 – 68 เมกะเฮิรตซ์
แบนด์ 3 (Band 3) ช่อง 5 – ช่อง 12 ความถี่ 174 – 230 เมกะเฮิรตซ์
คงจะแปลกใจว่าทำไมไม่มีแบนด์ 2 แต่มีแบนด์ 3 ทั้งนี้เพราะแบนด์ 2 เขาไปใช้ในกิจการอื่น เช่น เอฟเอ็ม เป็นต้น
ยูเอชเอฟ มี 49 ช่อง เริ่มตั้งแต่ช่อง 21 – ช่อง 69 แบ่งเป็นแบนด์ 4 และ แบนด์ 5 ดังนี้
แบนด์ 4 ตั้งแต่ช่อง 21 – ช่อง 37 ความถี่ตั้งแต่ 469 – 605 เมกะเฮิรตซ์
แบนด์ 5 ตั้งแต่ช่อง 38 – ช่อง 69 ความถี่ตั้งแต่ 606 – 861 เมกะเฮิรตซ์
ประเทศไทยเราใช้ระบบยุโรป ดังนั้น ถ้าดูในตารางจะต้องดูช่องที่มีตัวอีนำหน้าเช่น E2 หมายถึง ช่อง 2 E38 หมายถึง ช่อง 38 เป็นต้น (E หมายถึง ยุโรป)
ส่วนความถี่ต่างๆ นั้นให้ไปดูในตาราง ในตารางจะให้ความถี่ไว้ 2 ความถี่ต่อโทรทัศน์ 1 ช่อง คือ ความถี่พาห์ของคลื่นภาพและความถี่พาห์ของคลื่นเสียง ถ้าจะหาความกว้างของแบนด์ให้นำเอา 1.25 มาลบออกจากความถี่คลื่นพาห์ของภาพ เช่น ช่อง 3
ความถี่พาห์คลื่นภาพ 55.25 เมกะเฮิรตซ์
จุดเริ่มต้นของแบนด์คือ 55.25 – 1.25 เมกะเฮิรตซ์
จุดเริ่มต้นของแบนด์จึงเท่ากับ 54.00 เมกะเฮิรตซ์
ถ้าจะหาจุดสุดท้ายของแบนด์ ก็ให้เอา .25 บวกกับความถี่พาห์ของคลื่นเสียง เช่น ช่อง 3 ความถี่พาห์ของเสียงเท่ากับ 60.75 ดังนั้นจุดสุดท้ายของแบนด์จึงเท่ากับ 60.75 + .25 เท่ากับ 61.00 เมกะเฮิรตซ์
ถ้าต้องการทราบความกว้างของแบนด์ก็นำเอาจุดเริ่มต้น ลบออกจากจุดสุดท้าย เท่ากับ 61.00 – 54.00 ความกว้างของแบนด์เท่ากับ 7 เมกะเฮิรตซ์ ที่จริงแล้วถ้าเป็นระบบเดียวกันความกว้างของแบนด์จะเท่ากันหมดคือระบบ PAL (B) ก็จะเท่ากันหมดคือ 7 เมกะเฮิรตซ์ แต่อย่างไรก็ตามขณะนี้ได้มีผู้คิดเทปบันทึกภาพระบบต่างๆ ขึ้นมามากมายหลายระบบ ดังนั้นระบบในเครื่องบันทึกภาพจึงปะปนกันไปหมด ทำให้เล่นกันไม่ได้เนืองๆ จึงเกิดเทปหลายระบบขึ้น แต่เครื่องส่งแล้วมักจะใช้ระบบเดียว ยกเว้นประเทศไทยที่ยังมีระบบอเมริกันผสมอยู่บ้าง แต่ต่อไปเชื่อว่าจะมีระบบเดียว
การส่งและรับโทรทัศน์ในระบบวีเอชเอฟและยูเอชเอฟนั้นความจริงเกือบคล้ายกัน เพียงแต่ความถี่ผิดกัน ดังนั้นจึงมีสิ่งที่ผิดกันบ้างคือ
1. ความถี่วีเอชเอฟมีความถี่ต่ำกว่า
2. ความยาวคลื่นวีเอชเอฟมีความยาวคลื่นมากกว่ายูเอชเอฟ
3. เครื่องส่งวีเอชเอฟถูกกว่ายูเอชเอฟ เพราะทำงานง่ายกว่า
4. สายอากาศวีเอชเอฟยาวกว่ายูเอชเอฟ
เมื่อเป็นดังนี้ทางด้านเครื่องรับ จึงต้องแตกต่างกันบ้างคือ
1. สายอากาศยูเอชเอฟสั้นกว่า
2. ถ้าจะรับยูเอชเอฟ เครื่องรับจะต้องมีวงจรยูเอชเอฟ หรือช่อง 21 – 69 ด้วย จึงจะรับได้ ส่วนเครื่องที่ไม่มีวงจรยูเอชเอฟ ต้องหาเครื่องเปลี่ยนสัญญาณจากยูเอชเอฟ เป็นวีเอชเอฟที่เรียกว่าคอนเวิร์ตเตอร์ จึงจะรับได้ ที่จริงคอนเวิร์ตเตอร์นี้มีชื่อเต็มว่า UHF to VHF Converter
วิธีใช้เครื่องรับรับคลื่นวีเอชเอฟและยูเอชเอฟ เครื่องรับบางเครื่องมีปุ่มหมุนมีหมายเลขช่องเรียบร้อยก็หมุนปุ่มไปที่ช่องนั้นเลย แล้วกดสวิตซ์ยูเอชเอฟถ้าจะรับยูเอชเอฟ หรือสวิตซ์วีเอช
เอฟ ถ้าจะรับวีเอชเอฟก็รับได้เรียบร้อย
เอฟ ถ้าจะรับวีเอชเอฟก็รับได้เรียบร้อย
ส่วนเครื่องที่มีปุ่มกดต้องมีการตั้งสถานีไว้ก่อน เช่น ปุ่มที่ 1 ตั้งช่อง 3
วิธีตั้งให้กดปุ่มหมายเลข 1 (หรือสัมผัสถ้าเป็นชนิดสัมผัส) แล้วเปิดกล่องที่ปรับคลื่นออกมา ในกล่องปรับคลื่นจะมีสวิตซ์และปุ่มเป็นแถว ให้ดูที่ปุ่ม 1 และสวิตซ์ เลื่อนสวิตซ์ไปที่แบนด์ 1 เพราะช่อง 3 อยู่แบนด์ 1 แล้วหมุนปุ่มข้างแบนด์ 1 ไปจนมีภาพเข้ามา และแต่งให้ภาพและเสียงชัดก็ใช้ได้ ปิดกล่องเข้าไป ต่อนี้ไปหากกดปุ่มเลือกช่องที่ 1 ก็จะรับภาพช่อง 3 ได้
ถ้าต้องการรับภาพยูเอชเอฟ ช่อง 24 ก็ให้กดปุ่มเลือกคลื่นปุ่มใดปุ่มหนึ่งเข้าไว้ แล้วเปิดกล่องตั้งสถานีออก ดูสวิตซ์ที่มีหมายเลขตรงกับปุ่มเลือกช่อง ตั้งสวิตซ์ที่แบนด์ 4 หรือ 5 บางแห่งเขียนแบนด์ ยูแล้วหมุนปุ่มที่อยู่ข้างสวิตซ์นั้นจนภาพและเสียงชัด จึงปิดกล่องและหรือตั้งช่องอื่นต่อไปโดยใช้วิธีเดียวกัน
การรับภาพจากยูเอชเอฟความจริงมีเทคนิคมาก เพราะถ้าตั้งไม่ดีภาพจะมีเงามาก จึงต้องฝึกฝนเป็นพิเศษ
ความถี่โทรทัศน์สากล
ความถี่โทรทัศน์สากล
สาเหตุที่ต้องมีความถี่โทรทัศน์สากล
การที่ต้องมีความถี่โทรทัศน์สากล ก็เพื่อป้องกันการรบกวนซึ่งกันและกัน ซึ่งจะทำให้การรับชมวิทยุโทรทัศน์ไม่ดี
เดิมทีการส่งวิทยุโทรทัศน์นั้นส่งกันตามใจชอบ ใครใคร่ส่งก็ส่ง เพราะขณะนั้นเครื่องส่งมีน้อย กำลังส่งก็ต่ำ เครื่องรับก็มีน้อย จึงไม่ต้องมีการแย่งกัน
ต่อมาเมื่อมีการค้นคิดระบบต่างๆ มากขึ้น ต่างคนต่างก็ส่งระบบของตน ก็ยังไม่มีการรบกวนกันมากนัก แต่เมื่อมีการส่งกันมากขึ้น และเครื่องส่งมีกำลังส่งสูงขึ้น ก็เกิดการรบกวนกันขึ้น ทั้งในระยะใกล้ๆ และระยะไกลๆ
เพื่อป้องกันการรบกวนกัน อันจะทำให้เกิดความเสียหายทั้ง 2 ฝ่าย จึงได้พร้อมใจกันจัดตั้งสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (International Telecommunication Union) ขึ้น โดยมีชื่อย่อว่า ไอทียู (ITU)
สหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ จะเป็นที่จดทะเบียนการมีการใช้ความถี่วิทยุของทุกประเทศ โดยมีการประชุมตกลงกันว่าความถี่ใดจะใช้ในกิจการใด โดยแบ่งโลกออกเป็น 3 เขตแต่ละเขตก็จะมีการจัดสรรความถี่ของตนเอง
เขต 1 ได้แก่ ประเทศในทวีปยุโรป แอฟริกา และโซเวียต
เขต 2 ได้แก่ ประเทศในทวีปอเมริกาเหนือและอเมริกาใต้
เขต 3 ได้แก่ ประเทศในทวีป เอเชีย ออสเตรเลีย และเกาะในหมู่เกาะ แปซิฟิก
แต่ละเขตก็จะจัดสรรความถี่ของตนเองว่าจะใช้ความถี่ที่ให้ในบริการใด เช่น ในตารางที่ 8.1 เขต 1 ใช้ความถี่ 525 – 1606.5 กิโลเฮิรตซ์ สำหรับการกระจายเสียง ก็ต้องใช้สำหรับการกระจายเสียง จะไปใช้ในบริการอย่างอื่นเช่น การบินไม่ได้ เป็นต้น
ไอทียู ได้มอบให้แต่ละประเทศจัดสรรความถี่ที่จะใช้ในประเทศกันเอง โดยมีข้อกำหนดว่าจะต้องคำนวณให้ดีไม่ให้รบกวนกัน
สำหรับ ประเทศไทยรัฐบาลไทยได้มอบให้กรมไปรษณีย์โทรเลขเป็นผู้รับผิดชอบในการในการ อนุญาตให้ใช้ความถี่วิทยุกระจายเสียงและวิทยุโทรทัศน์ทั้งหมด
ตารางต่อไปนี้เป็นตารางมาตรฐานการกระจายเสียง วิทยุกระจายเสียงและวิทยุโทรทัศน์และเป็นตารางความถี่มาตรฐานของสัญญาณโทรทัศน์ทั่วโลก ตารางนี้อาจมีการเปลี่ยนแปลงได้ตามมติที่ประชุม ไอทียู ตารางความถี่มาตรฐานของสัญญาณวิทยุโทรทัศน์ทั่วโลก ในประเทศไทยให้ดูที่ตัว E ซึ่งหมายถึง ยุโรป เพราะประเทศไทยใช้ระบบยุโรป
ตารางที่ 8 มาตรฐานการกระจายเสียงและการแพร่ภาพ
ตารางที่ 2 ความถี่มาตรฐานช่องสัญญาณโทรทัศน์ทั่วโลก (International TV Standard)
ตามปกติเราทราบความถี่และช่องในประเทศไทยก็น่าจะ แต่เนื่องจากในการประชุมเราจำเป็นต้องทราบเรื่องของต่างประเทศทั่วโลกด้วย และในบางครั้งในการปฏิบัติงาน เราก็อาจเกี่ยวข้องกับประเทศอื่น ซึ่งถ้าเราไม่ทราบเรื่องความถี่ ก็จะทำให้การแก้ไขลำบากได้ จึงได้รวบรวมตารางความถี่โทรทัศน์ทั่วโลกขึ้น เพื่อให้ผู้ที่ยังไม่คุ้นเคยกับโทรทัศน์อ่านตารางได้ง่ายๆ จึงขออธิบายสักเล็กน้อย ดังนี้
Channel หมายถึง ช่องซึ่งจะเป็นหมายเลข เช่น 2, 3, 4 เป็นต้น
ตัวอักษรที่นำหน้าหมายถึงระบบ
E 2 หมายถึง ช่อง 2 ระบบยุโรป E = ยุโรป
ประเทศไทยใช้ระบบนี้
A 2 หมายถึง ช่อง 2 ระบบอเมริกัน A = อเมริกัน
R 1 หมายถึง ช่อง 1 ระบบยุโรปตะวันออก R = OIRT
F 2 หมายถึง ช่อง 2 ระบบฝรั่งเศส F = ฝรั่งเศส
B 1 หมายถึง ช่อง 1 ระบบอังกฤษ B = อังกฤษ
J 1 หมายถึง ช่อง 1 ญี่ปุ่น J = ญี่ปุ่น
ตารางที่ 3 เปลื่ยนช่องสถานีส่งโทรทัศน์ทั่วโลก (Conversion Table)
เพื่อให้การเปรียบเทียบหมายเลขช่อง และความถี่ของระบบต่างๆ ง่ายเข้าจึงทำตารางเปลี่ยนระบบไว้ให้ดังนี้ VHF ดูตารางที่ 8.4 จะมีความถี่ตั้งแต่ 30 – 300 แต่ในตารางเขียนที่ 50 – 250 MHz เพื่อให้ดูง่าย
เช่น เราต้องทราบว่า ระบบยุโรปช่อง 2 ความถี่เท่าใดเราก็ดูที่เลข 2 ลากเส้นตั้งฉากไปตัดกับเส้นความถี่บรรทัดบนที่เขียนว่า VHF จะเห็นว่าตรงกับประมาณ 47 – 54 MHz
ถ้าต้องการทราบความถี่ของช่อง 3 ระบบยุโรป ก็ดูที่เส้น E.ch ดูที่เลข 3 ลากเส้นขึ้นไปก็จะได้ความถี่ประมาณ 54 – 61 MHz
ถ้าต้องการจะเปรียบเทียบว่าช่อง 3 ระบบยุโรป จะตรงระบบอเมริกันช่วงใดก็ลากเส้นจากเลข 3 ลงมาไปตัดกับเส้นในแถว A.ch ที่ใดให้ถือเป็นช่วงนั้น จะเห็นว่าตรงกับ A2 หรือเท่ากับอเมริกันช่อง 2
ส่วนระบบอื่นๆ ก็ปรับเช่นเดียวกัน
จะเห็นว่าระบบ VHF นี้จะมีตั้งแต่ช่อง 1 – ช่อง 13 ซึ่งมีความถี่ต่างๆ กันตามตารางในระบบ UHF ความถี่ตั้งแต่ 300 – 3,000 MHz แต่ในตารางเขียนไว้เพียง 500 – 900 MHz เพื่อให้ดูง่าย
ในตารางมีระบบยุโรป (CCIR) ระบบอเมริกัน ระบบแอฟริกาใต้และระบบญี่ปุ่น
ระบบยุโรปเริ่มตั้งแต่ช่อง 21 – ช่อง 69, ช่อง 21 – 37 เป็นแบนด์ 4 ช่อง 38 ถึง 69 เป็นแบนด์ 5
ระบบอเมริกาเริ่มตั้งแต่ช่อง 14 – ช่อง 83
ระบบแอฟริกาใต้เริ่มตั้งแต่ช่อง 21 – ช่อง 68
ระบบญี่ปุ่นเริ่มตั้งแต่ช่อง 13 – ช่อง 62
ระบบสายอากาศของการส่งและรับวิทยุโทรทัศน์
การส่งวิทยุโทรทัศน์จะส่งให้ดี ก็ต้องส่งให้กำลังส่งที่สูงสุดไปอยู่ในพื้นที่เป้าหมาย เช่น เครื่องส่งที่กรุงเทพมหานคร ก็ย่อมต้องการพื้นที่ครอบคลุมกรุงเทพมหานคร และจังหวัดใกล้เคียง แต่ก็ไม่อยากให้กำลังส่งลงไปในทะเลเพราะไม่มีผู้ชม หรือการส่งวิทยุโทรทัศน์ที่เชียงใหม่ เป้าหมายก็คือที่เชียงใหม่และจังหวัดใกล้เคียง แต่ที่หลังภูเขาเราก็ไม่ต้องการ เพราะภูเขาจะดูดคลื่นไปหมด ไม่สามารถส่งได้
ดังนั้นการส่งวิทยุโทรทัศน์ในภูมิประเทศเช่นนั้นจึงต้องส่งเป็นทิศทาง เช่น ส่งเฉพาะทิศเหนือ หรือส่งเฉพาะทิศใต้ หรือส่งแต่ทิศเหนือกับทิศใต้ หรือส่ง 3 ทิศเหนือ ใต้ ตะวันออก หรือจะส่งรอบตัวก็ได้แล้วแต่ภูมิประเทศ
ทิศทางใดที่สายอากาศหันไปหาทิศทางนั้นก็มีสัญญาณแรง ทิศทางใดไม่มีสายอากาศ หรือ มีสายอากาศจำนวนน้อยกว่ากำลังก็จะน้อยกว่า
สายอากาศคืออะไร
ก่อนอื่นเรามาทำความเข้าใจก่อนว่าสายอากาศคืออะไร
สายอากาศ คือ ตัวที่จะส่งคลื่นวิทยุกระจายไปในอากาศหรือรับคลื่นวิทยุที่กระจายมาในอากาศ
ภาพที่ 32 เสาและสายอากาศเครื่องส่งแบบต่างๆ
สายอากาศเครื่องส่ง
สายอากาศเครื่องส่ง คือ ตัวที่กระจายกำลังจากเครื่องส่งออกอากาศ สายอากาศเครื่องส่งจะมีขนาดใหญ่ถ้ามีกำลังส่งสูง และจะมีความยาวมากถ้าเป็นช่องต่ำ ความยาวของสายอากาศจะเท่ากับ ½ ความยาวคลื่น (ความยาวคลื่นเท่ากับความเร็วแสงหารด้วยความถี่ เช่น ช่อง 3 ความถี่ 55.25 เมกะเฮิรตซ์ ความยาวคลื่นเท่ากับ 300 ¸ 55.25 เท่ากับ 5.43 เมื่อหารด้วย 2 จะเท่ากับ 2.71 เมตร (ความเร็วคลื่นเท่ากับความเร็วแสงคือ 300 ล้านเมตรต่อวินาที ความถี่เท่ากับ 55.25 ล้านเฮิรตซ์ต่อวินาที)
ภาพที่ 33 แผงสายอากาศเครื่องส่ง ซึ่งจะนำไปติดกับเสาอากาศ
สายอากาศเครื่องส่ง จะติดเป็นแนวนอนก็ได้ เป็นแนวตั้งก็ได้ แต่ในประเทศไทยนิยมติดในแนวนอน สำหรับโทรทัศน์ระบบวีเอชเอฟ
แต่ถ้าสายอากาศติดในแนวนอน สายอากาศเครื่องรับต้องติดในแนวนอนด้วยจึงจะได้ผลดี ถ้าสายอากาศเครื่องรับติดในแนวตั้งหรือแนวที่ผิดกับเครื่องส่ง จะรับได้ไม่ดี
สายอากาศเครื่องส่ง ถ้าจะให้ส่งได้รอบตัว ต้องติดทั้ง 4 ทิศ แต่ถ้าจะให้ลงตามกลุ่มเป้าหมาย ก็ให้ติดเฉพาะทิศที่ต้องการก็ได้ เช่น ติดเฉพาะทิศเหนือทิศเดียว เป็นต้น
อัตราขยายของสายอากาศ
ความจริงสายอากาศเป็นแท่งโลหะไม่น่ามีอัตราขยาย แต่เนื่องจากมีทิศทาง เขาจึงคิดว่ามีอัตราขยายโดยเทียบกับสายอากาศแบบรอบตัว เช่น สายอากาศของเครื่องส่ง 10 กิโลวัตต์ ถ้าส่งรอบตัวคือทั้งบนฟ้า ลงดิน และไปรอบข้าง วัดที่ จุด ก. ได้ 1 หน่วย และเครื่องส่งเครื่องเดียวกันนี้ ใช้สายอากาศที่มีทิศทางคือบังคับไม่ให้คลื่นขึ้นไปบนฟ้าและไม่ให้ลงดิน (เพราะไม่มีใครดู) แล้วไปวัดสัญญาณที่จุด ก. เช่นเดิม ถ้าได้ 10 หน่วย เขาถือว่าสายอากาศนั้นขยาย 10 เท่า ที่จริงเครื่องส่งกำลัง 10 กิโลวัตต์เท่าเดิม เพียงแต่บังคับให้คลื่นมีทิศทางเท่านั้น และกำลังของเครื่องส่งนั้นเขาก็คือว่าเป็น 100 กิโลวัตต์ คือ เอา 10 กิโลวัตต์ คูณกับ 10 เท่า กำลังออกอากาศ 100 กิโลวัตต์นี้เรียกว่า “กำลังออกอากาศประสิทธิผล” หรือเรียกย่อๆ ว่า “อีอาร์พี” (ERP) ซึ่งย่อมาจาก Effective Radiated Power
ความสูงเสาอากาศ
เนื่องจากคลื่นวิทยุโทรทัศน์ เป็นคลื่นในย่านความถี่สูงมากและความถี่สูงยิ่ง หรือที่เรียกว่า “วีเอชเอฟ” และ “ยูเอชเอฟ” คลื่นจึงเดินทางเป็นเส้นตรง แต่ผิวโลกนั้นโค้ง (ดูภาพที่ 8.34) ดังนั้นเมื่อคลื่นเดินทางไประยะหนึ่ง ก็จะถูกผิวโลกบัง แต่ถ้าเราตั้งเสาอากาศให้สูงขึ้นไป คลื่นโทรทัศน์ก็จะเดินทางไปได้ไกลขึ้น
ภาพที่ 34 ผิวโลกโค้ง จึงบังสัญญาณ ซึ่งเดินทางเป็นเส้นตรง
ดังนั้นในการตั้งสถานีโทรทัศน์จึงมักตั้งเสาสูงๆ หรือไปตั้งบนภูเขา หรือยอดตึกสูงๆ ทั้งนี้เพื่อให้ส่งได้ไกล
การที่สายอากาศไปอยู่ในที่สูงๆ บนยอดเสา ทำให้เครื่องส่งไม่สามารถติดกับสายอากาศได้ เพราะมีขนาดใหญ่และหนักจึงต้องมีสายส่งกำลังไปให้สายภาพ
สายส่งกำลังนี้ถ้าไม่เหมาะสมจะทำให้กำลังตกไปมากจึงจำเป็นต้องใช้ให้ถูกต้อง และคำนวณให้ถูกต้องด้วย สายส่งกำลังนี้เรียกว่า ทรานสมิชชั่น ลายน์ (Transmission line)
สายอากาศเครื่องรับ
เครื่องรับจะรับสัญญาณโทรทัศน์ได้ดีก็ต้องมีสายอากาศที่ดี สายอากาศของเครื่องรับจึงต้องถูกขนาด มีความยาวถูกต้อง และมีขนาดถูกต้อง จึงจะรับภาพได้ดี
สายอากาศเครื่องรับมีหลายแบบ หลายขนาด มีทั้งแบบในบ้านและนอกบ้านแบบในบ้านใช้ในที่ที่มีสัญญาณโทรทัศน์แรงๆ และอยู่ใกล้สถานี สายอากาศนอกบ้าน ใช้ในที่ที่สัญญาณอ่อนและอยู่ห่างไกล สายอากาศที่นิยมกันมากที่สุดคือแบบ “ยากิ” คือแบบที่เหมือนปีกเครื่องบินอย่างที่เห็นกันอยู่ทุกวันนี้
ภาพที่ 8.35 สายอากาศเครื่องรับภายในบ้าน
ส่วนที่เป็นสายอากาศก็คือส่วนที่เหมือนปีกเครื่องบินและมีสายต่อลงมาเข้าเครื่องรับ
ส่วนที่อยู่ด้านหลัง จะยาวกว่าปีกประมาณ 5% เป็นตัวสะท้อนสัญญาณรบกวนออกไป และสะท้อนสัญญาณที่เข้ามาข้างหน้าให้กลับไปเข้าที่ปีก
ส่วนก้านโลหะที่อยู่ด้านหน้า จะสั้นกว่าปีก ประมาณ 5% เป็นตัวนำสัญญาณมาเข้าปีกเรียกว่า “ไดเร็คเตอร์” (Director)
ตัวนำสัญญาณมาเข้าปีกนี้ถ้ามีมากอัตราขยายก็จะสูง ถ้ามีน้อยอัตราขยายก็จะต่ำ แต่ก็ต้องดูระยะห่างด้วย ถ้าระยะห่างน้อยอัตราขยายก็น้อยลง
สายอากาศแบบยากินี้มีหลายแบ มีทั้งแบบที่มีอัตราขยายมากและอัตราขยายน้อย แบบที่มีอัตราขยายน้อยใช้ในที่ๆ อยู่ใกล้สถานีส่ง ส่วนสายอากาศที่มีอัตราขยายมาก ใช้ในที่ๆ อยู่ไกลออกไป
การหาขนาดของสายอากาศ
1. ความยาปีก เท่ากับครึ่งหนึ่งของ 300 ¸ ความถี่ของช่องที่ต้องการ เช่น ช่อง 3 ความถี่ดูจากตารางความถี่ข้างหน้าเท่ากับ 55.25 ปียาวเท่ากับ 300 ¸ 55.25 เท่ากับ 5.42 เมตร หารด้วย 2 จะเหลือ ประมาณ 2.7 เมตร แต่เนื่องจากวัสดุที่ทำสายอากาศมีความต้านทาน ดังนั้นจึงต้องคูณด้วย 0.95 จึงเหลือ 2.57 เมตร
จากวิธีการข้างบน จะเห็นว่าความยาวปีก
ช่อง 3 เท่ากับประมาณ 2.57 เมตร
ช่อง 4 เท่ากับประมาณ 2.3 เมตร
ช่อง 5 เท่ากับประมาณ 0.81 เมตร
ช่อง 6 เท่ากับประมาณ 0.78 เมตร
ช่อง 7 เท่ากับประมาณ 0.75 เมตร
ช่อง 8 เท่ากับประมาณ 0.72 เมตร
ช่อง 9 เท่ากับประมาณ 0.70 เมตร
ภาพ 36 ปีกของสายอากาศช่อง 3, 5, 7
2. ความยาวรีเฟล็กซ์เตอร์หรือตัวสะท้อนสัญญาณที่อยู่ด้านหลังปีกนั้นยาวกว่าปีก 5% ก็ให้เอาความยาวปีก คูณด้วย 1.05 ก็จะได้ความยาวรีเฟล็กซ์เตอร์ เช่น ช่อง 3 ความยาวปีก 2.57 คูณด้วย 1.05 เท่ากับ 2.69 เมตร
3. ความยาวไดเร็คเตอร์สั้นกว่าความยาวปีก 5% ก็คูณความยาวปีกด้วย 0.95 ก็จะได้ความยาวไดเร็คเตอร์ เช่น ช่อง 3 ความยาวปีก 2.57 คูณด้วย 0.95 เป็นความยาวไดเร็คเตอร์เท่ากับ 2.44 เมตร ไดเร็คเตอร์นี้อาจมีหลายชิ้นหรือหลายก้าน ก้านด้านหน้าจะสั้นกว่าก้านด้านหลัง 5% โดยประมาณ ดังนั้นจึงต้องคูณด้วย 0.95 เรื่อยๆ ไป เช่น ไดเร็คเตอร์ก้านที่ 2 ก็เอาความยาวไดเร็คเตอร์ก้านที่ 1 คือ 2.44 คูณด้วย 0.95 เท่ากับ 2.31 เมตร ไดเร็คเตอร์ก้านที่ 2 ก็จะยาว ประมาณ 2.31 เมตร ก้านที่ 3 ก็เท่ากับ 2.31 คูณด้วย 0.95 เท่ากับ 2.2 เมตร เป็นต้น
4. ระยะห่างระหว่างปีกกับตัวสะท้อน และระหว่างปีกกับไดเร็คเตอร์ เท่ากับ .04 คูณด้วยความยาวปีก เช่น ช่อง 3 ความยาวปีก 2.57 ระยะห่างระหว่างปีกกับตัวสะท้อนก็เท่ากับ 2.57 คูณด้วย 0.4 เท่ากับ 1.02 เมตร หรือประมาณ 1 เมตร ช่อง 7 ความยาวปีก 0.75 เมตรระยะห่างระหว่างปีกกับตัวสะท้อนก็เท่ากับ 0.75 คูณด้วย 0.4 เท่ากับ 0.30 หรือเท่ากับ 30 เซนติเมตร เป็นต้น
ความยาวและระยะห่างนี้ให้ไว้พอประมาณเท่านั้น เพราะผู้ขายทำเป็นการค้า การออกแบบจึงต่างกันมาก ความยาวและระยะอาจผิดไปจากนี้ได้
อัตราขยายของสายอากาศแบบยากิ โดยประมาณ สายอากาศที่มีขายในท้องตลาด มักเรียกขนาดว่า “มีกี่อี” คำว่า “อี” (E) ย่อมาจาก “อีเลเมนท์” (Element) ซึ่งแปลว่าชิ้นหรือก้าน
ถ้ามีปีกชิ้นเดียว เรียกว่า “1 อี”
ถ้ามีปีกตัวสะท้อนเรียกว่า “2 อี”
ถ้ามีปีก ตัวสะท้อน และตัวนำ เรียก “3 อี”
ถ้ามีปีก ตัวสะท้อน ตัวนำอีก 2 ตัว เรียก “4 อี”
สรุปคือ ถ้ามีเส้นโลหะหรือก้านโลหะ บนแกนสายอากาศกี่เส้นก็เรียกเท่านั้นอีหรือเท่านั้นก้าน
ภาพที่ 37 สายอากาศ 3 อี หรือ 3 ก้าน
อัตราขยายของสายอากาศความจริงต้องวัดด้วยเครื่องมือวัดที่เรียกว่า “เครื่องวัดความแรงสัญญาณ” (Field Strength Meter) โดยวัดเปรียบเทียบกับสายอากาศชนิด 1 ก้าน หรือ 1 อี เช่น ที่จุด ก. วัดความแรงสัญญาณของช่อง 3 ได้ด้วยสายอากาศ 1 อี ที่ความสูง 4 เมตรได้ 50 ดีบีไมโครโวลต์/เมตร ที่จุดเดียวกันนี้วัดความแรงสัญญาณช่อง 3 โดยใช้สายอากาศแบบ 3 อี ที่ความสูง 4 เมตร ได้ 53 ดีบีไมโครโวลด์/เมตร สายอากาศชนิด 3 อี ก็มีอัตราขยาย 3 ดีบี
คำว่า “ดีบีไมโครโวลด์” เป็นหน่วยในการวัด ไม่ต้องสนใจขณะนี้ต่อไปเมื่อเรียนสูงขึ้นจะเข้าใจเอง
อัตราขยายของสายอากาศ โดยประมาณ
ชนิด 2 อี หรือ 2 ก้าน อัตราขยายโดยประมาณ 2.5 ดีบี
ชนิด 3 อี หรือ 3 ก้าน อัตราขยายโดยประมาณ 3 ดีบี
ชนิด 4 อี หรือ 4 ก้าน อัตราขยายโดยประมาณ 3.5 ดีบี
ชนิด 5 อี หรือ 5 ก้าน อัตราขยายโดยประมาณ 5 ดีบี
ชนิด 6 อี หรือ 6 ก้าน อัตราขยายโดยประมาณ 5.5ดีบี
ชนิด 7 อี หรือ 7 ก้าน อัตราขยายโดยประมาณ 6 ดีบี
ชนิด 8 อี หรือ 8 ก้าน อัตราขยายโดยประมาณ 7ดีบี
