1. ทฤษฎีแสงและสี (Theory of Light and Color)
ความแตกต่างระหว่างแม่สีของแสงและแม่สีของวัตถุ
- แม่สีของวัตถุ (Subtractive Color): คือแม่สีที่ใช้ในงานพิมพ์หรืองานศิลปะ (เช่น แดง, เหลือง, น้ำเงิน หรือ Cyan, Magenta, Yellow) หลักการคือการ “ดูดกลืน” แสงสีอื่นและ “สะท้อน” สีนั้นออกมา
- แม่สีของแสง (Additive Color): คือแม่สีที่ใช้ในจอแสดงผล (ทีวี, จอมอนิเตอร์, จอมือถือ) ซึ่งเป็นการ “เปล่งแสง” ออกมาโดยตรง ในวิชาระบบภาพ เราจะเน้นที่หลักการนี้
หลักการผสมสีของแสง (Additive Color Mixing) ระบบภาพทั้งหมดทำงานโดยใช้แม่สีของแสง 3 สี คือ:
- R (Red) – สีแดง
- G (Green) – สีเขียว
- B (Blue) – สีน้ำเงิน
การผสมสีเหล่านี้ด้วยความสว่างที่แตกต่างกันจะก่อให้เกิดสีนับล้านสี โดยมีหลักการผสมหลัก ดังนี้:
- Red + Green = Yellow (สีเหลือง)
- Red + Blue = Magenta (สีม่วงแดง)
- Green + Blue = Cyan (สีฟ้า)
- Red + Green + Blue = White (สีขาว)
- (ไม่มีแสงเลย) = Black (สีดำ)
ในจอภาพ 1 จุดพิกเซล (Pixel) จะประกอบด้วยหลอดไฟขนาดเล็ก (หรือ Sub-pixel) 3 สีนี้ การหรี่หรือเร่งความสว่างของ R, G, B แต่ละจุด จะทำให้เกิดเป็นภาพสีขึ้นมา
2. มาตรฐานสัญญาณภาพโทรทัศน์ (Television Standards)
ในยุคแอนะล็อก (Analog) การส่งสัญญาณโทรทัศน์จำเป็นต้องมี “มาตรฐานกลาง” เพื่อให้อุปกรณ์เครื่องส่งและเครื่องรับเข้าใจตรงกัน มาตรฐานเหล่านี้กำหนด 2 สิ่งหลัก:
- จำนวนเส้นสแกน (Resolution): จำนวนเส้นในแนวนอนที่ใช้สร้างภาพ 1 เฟรม (ยิ่งมาก ยิ่งชัด)
- อัตราการแสดงผล (Refresh Rate): ความถี่ในการแสดงภาพ (Hz) ซึ่งมักจะสัมพันธ์กับความถี่ของระบบไฟฟ้าในประเทศนั้นๆ (50Hz หรือ 60Hz) เพื่อป้องกันสัญญาณรบกวน (Hum Bar)
มาตรฐานหลักของโลกมี 3 ระบบ:
- NTSC (National Television System Committee)
- คุณสมบัติ: 525 เส้น, 60 ฟิลด์/วินาที (หรือ 30 เฟรม/วินาที)
- ความถี่ไฟ: 60 Hz
- ประเทศที่ใช้: สหรัฐอเมริกา, ญี่ปุ่น, แคนาดา
- ข้อสังเกต: มีจำนวนเส้นน้อยกว่า แต่ภาพเคลื่อนไหวดูนุ่มนวลกว่า (60Hz) มักมีปัญหาเรื่องสีเพี้ยนง่าย (จึงมีชื่อเล่นว่า Never The Same Color)
- PAL (Phase Alternating Line)
- คุณสมบัติ: 625 เส้น, 50 ฟิลด์/วินาที (หรือ 25 เฟรม/วินาที)
- ความถี่ไฟ: 50 Hz
- ประเทศที่ใช้: ประเทศไทย, ยุโรปส่วนใหญ่, ออสเตรเลีย, จีน
- ข้อสังเกต: มีจำนวนเส้นมากกว่า NTSC ทำให้ภาพคมชัดกว่าในแนวตั้ง และมีกลไกแก้สีเพี้ยนอัตโนมัติ (สลับเฟสสัญญาณสีในแต่ละเส้น)
- SECAM (Sequential Color with Memory)
- คุณสมบัติ: 625 เส้น, 50 ฟิลด์/วินาที (เหมือน PAL)
- ความถี่ไฟ: 50 Hz
- ประเทศที่ใช้: ฝรั่งเศส, รัสเซีย
- ข้อสังเกต: ใช้หลักการส่งสัญญาณสีแบบ FM (ต่างจาก NTSC/PAL ที่เป็น AM) โดยส่งสัญญาณสีทีละสีสลับกัน
สรุปสำหรับประเทศไทย: เราใช้มาตรฐาน PAL (625 เส้น, 50 Hz)
3. โครงสร้างสัญญาณภาพคอมโพสิต (Composite Video Signal Structure)
“คอมโพสิต” (Composite) หมายถึง “การรวมกัน” สัญญาณภาพคอมโพสิต คือการรวมสัญญาณที่จำเป็นต่อการแสดงผลภาพทั้งหมด 3 ส่วน อัดลงไปในสายสัญญาณเพียงเส้นเดียว (เช่น สาย AV หัว RCA สีเหลือง)
สัญญาณ 3 ส่วนที่รวมอยู่ด้วยกัน ได้แก่:
- สัญญาณความสว่าง (Luminance Signal – “Y”)
- เป็นสัญญาณหลักที่สำคัญที่สุด
- คือข้อมูล “ภาพขาว-ดำ” ของวิดีโอ
- เป็นตัวกำหนดความสว่าง (Brightness) และความคมชัด (Contrast) ของภาพ
- หากสัญญาณส่วนอื่นหาย แต่ส่วนนี้ยังอยู่ ทีวีจะยังแสดงผลเป็นภาพขาว-ดำได้
- สัญญาณสี (Chrominance Signal – “C”)
- คือข้อมูล “สี” ทั้งหมด (เช่น แดง, เขียว, น้ำเงิน)
- สัญญาณสีไม่ได้ถูกส่งไปตรงๆ (แบบ R, G, B) แต่จะถูกแปลงเป็น “สัญญาณผลต่างสี” (Color Difference Signals: R-Y และ B-Y)
- สัญญาณ C นี้จะถูก “มอดูเลต” (Modulate) หรือ “ขี่” (Piggyback) ซ้อนทับไปบนสัญญาณ Y โดยมีสัญญาณอ้างอิงสีที่เรียกว่า “Color Burst”
- สัญญาณซิงโครไนซ์ (Synchronization Signal – “Sync”)
- เปรียบเสมือน “สัญญาณจราจร” หรือ “วาทยกร” ที่คอยควบคุมจังหวะการทำงานของจอภาพ
- ทำหน้าที่บอกเครื่องรับ (ทีวี) ว่าเมื่อไหร่ควรจะ “เริ่มวาดเส้นใหม่” หรือ “เริ่มวาดภาพใหม่”
- H-Sync (Horizontal Sync): สัญญาณซิงค์แนวนอน บอกให้ลำแสงอิเล็กตรอน (ในทีวีรุ่นเก่า) หรือตัวประมวลผล (ในทีวีรุ่นใหม่) กลับไปเริ่มต้นวาดเส้นแนวนอน “เส้นถัดไป” (ในระบบ PAL H-Sync ทำงาน 15,625 ครั้งต่อวินาที)
- V-Sync (Vertical Sync): สัญญาณซิงค์แนวตั้ง บอกว่า “วาดภาพจนครบทั้งจอแล้ว” ให้กลับไปเริ่มต้นวาดภาพใหม่ที่มุมบนซ้าย (ในระบบ PAL V-Sync ทำงาน 50 ครั้งต่อวินาที)
สรุป: สัญญาณคอมโพสิต (สายเหลือง) คือการรวม Y (ขาว-ดำ) + C (สี) + Sync (จังหวะ) ไว้ในสัญญาณเดียว