ENGLISH
DASAR KAMERA TV
Televisi sudah begitu lazim sehingga kita cenderung menerimanya tanpa banyak bertanya, tetapi kemampuan mengubah sebuah gambar menjadi sinyal video merupakan suatu prestasi teknik yang luar biasa. Hal ini khususnya untuk kamera-kamera TV portable (gambar 3.1b) yang dapat lebih kecil daripada kamera-kamera film (gambar 3.1.a). Suatu keuntungan penting dari kamera TV ini adalah bahwa kita dapat melihat gambar dengan segera tanpa menunggu pengolahan film. Awalnya secara
terintegrasi kamera TV ini tidak memiliki proses perekaman, jadi perekaman
dilakukan secara terpisah pada studio baik secara analog atau digital.
Gambar 3.1a Kamera Film
Gambar 3.1b Kamera TV
Suatu ide menyeluruh dari fungsi kamera TV dilukiskan pada Gambar 3-2 dan 3-3. Pada Gambar 3-2 kamera ditunjukan pada adegan/pandangan sehingga bayangan optik (optical image) dapat difokuskan pada pelat sasaran tabung pengambil (pick-up tube). Jika Anda dapat melihat ke dalam, Anda akan melihat bayangan optik. Sinyal video yang dihasilkan diperlihatkan oleh bentuk gelombang osiloskop di bagian kiri bawah gambar. Di atas osiloskop adalah monitor, yang memperlihatkan gambar yang direproduksi..
Bentuk gelombang osiloskop memperlihatkan keluaran sinyal video. Rincian bentuk
gelombang sinyal video
yang lebih lengkap diperlihatkan oleh diagram balok pada
Gambar 3-3. Mula-mula,
pulsa-pulsa pengosongan ditambahkan ke sinyal kamera.
Mereka menyebabkan amplitudo sinyal menuju level hitam sehingga
pengulangjejakan dalam pemayaran
tidak akan terlihat. Selanjutnya pulsa-pulsa penyelarasan (sync)
disisipkan. Penyelarasan (sinkronisasi) diperlukan untuk mengatur waktu pemayaran
horisontal dan vertikal.
Sinyal kamera beserta pengosongan dan penyelarasan (sync) dinamakan sinyal video komposit
(composite video signal). Kadang-kadang
istilah sinyal video yang bukan komposit
(noncomposite video signal) digunakan untuk mengenali
sinyal kamera dengan pengosongan
tetapi tanpa penyelarasan. Level keluaran standar dari sinyal
video komposit dari kamera adalah 1 Volt
puncak-ke-puncak (p-p = peak to peak) dengan
pulsa-pulsa penyelarasan di posisi bawah
untuk polaritas negatif.
BAYANGAN OPTIK.
Pada Gambar 3-3, digunakan sebuah tabung kamera vidicon. Bayangan optik (optical image) difokuskan pada pelat bayangan fotolistrik pada permukaan bagian dalam. Lensa-lensa optik menghasilkan suatu bayangan adegan yang terbalik pada daerah persegi yang dipayar oleh berkas elektron Suatu bayangan terbalik kemudian dibalik kanan ke kiri dan bawah ke atas. Setiap lensa-lensa cembung menghasilkan suatu bayangan terbalik. Dengan cara ini, lensa berfungsi persis seperti dalam sebuah kamera film, kecuali bahwa bidang fokus berupa pelat penyetel vidicon ketimbang sebuah permukaan film.
Gambar 3-3. Diagram balok yang menunjukkan
bagaimana kamera televisi menyalurkan
keluaran sinyal video komposit.
Di sini tidak diperlihatkan
refleksi dan pemfokusan
tabung kamera.
Selain membentuk bayangan optik, lensa mengatur cahaya dengan sebuah diafragma mekanis yang terpasang pada rumah lensa. Persis seperti pada sebuah kamera film, pembukaan diafragma dikalibrasi dalam bentuk besaran tertentu. Dalam kamera yang murah untuk pemakaian konsumen atau pemakaian di industri, pembukaan diafragma secara manual untuk mendapatkan cahaya masuk yang diinginkan. Akan tetapi, dalam kamera-kamera yang lebih canggih, cahaya yang masuk dapat disetel secara otomatis.
Di bagian dalam tabung kamera, bayangan cahaya
dikonversi menjadi suatu pola muatan listrik. Jumlah muatan untuk masing-masing
elemen gambar bervariasi secara langsung dengan jumlah cahaya.pola muatan untuk masing-masing elemen gambar bervariasi secara langsung dengan jumlah cahaya. Pola muatan ini dipayar secara berurutan menurut waktu oleh berkas electron yang menyapu lewat pelat bayangan. Di sini pemayaran berlangsung dari kanan ke kiri dan dari bawah ke atas. Perhatikan bahwa bayangan (image) dalam tabung kamera di ubah oleh lensa.
Fungsi berkas pemayaran eketron adalah mengosongkan muatan tiap-tiap titik di dalam pola
muatan bayangan. Pengosongan muatan ini mengahsilkan arus sinyal elektroda keluaran dari tabung kamera. Jika pola muatan keseluruhan dipayar, arus sinyal dihasilkan untuk gambar.
PENGOLAHAN SINYAL (SIGNAL PROCESSING)
Arus sinyal
dari tabung kamera sangat kecil, yakni beberapa persepuluh dari satu mikroamper. Dengan demikian, tahap pertama pada Gambar 3-3 memperlihatkan sebuah penguat mula (preamplifier) bagi sinyal kamera level rendah. Tahap ini menyatakan suatu penguat berpenguatan tinggi dengan derau yang rendah, yang terbungkus sempurna guna mencegah masuknya interferensi listrik. Penguat mula (preamplifier) ditempatkan sedekat mungkin ke terminal keluaran tabung kamera.
Berkas pembayaran elektron diputuskan selama interval pengulangan jejak ini diperlukan agar berkas dapat berayun kembali ke posisi semula tanpa kelihatan. Pengulangn
jejak juga disebut flyback, sebab dia jauh lebih cepat daripada penjejakan(trace). Level pengosongan menetapkansuatu acuan bagi level hitam.
Setelah penguat mula pada
Gambar 3-3 adalah fungsi prosessor sinyal dan penjumlah penyelarasan. Pengolahan
sinyal mengoreksi pembayangan yang tidak diinginkan dalam gambar dan memberikan rasio kontras yang diinginkan. Pembayangn terjadi karena karakter pelat bayangan peka cahaya tidak sempurna secara seragam dikeseluruhan permukaan.
Adalah perlu untuk
memperoleh rasio kontras yang diinginkan yang dinamakan koreksi gamma (gamma
correction), untuk mengkopensasi kenyataan
bahwa tabung gambar
mengutamakan putih dalam mereproduksi bayangan/gambar. Koreksi ini dapat diperbandingkan
dengan ide penyusutan
dan pemuaian volume dengan suatu sinyal audio.
Pengolahan terakhir mencakup pemotongan (clamp) bagian sinyal video yang kosong ke suatu level tegangan acuan diikuti dengan penyisipan pulsa penyelarasan.
Kenyataannya, level pengosongan ini adalah suatu level tumpuan pada mana penyelarasan ditambahkan.
Hasil akhir adalah sniyal
video komposit, termasuk sinyal kamera, pulsa-pulsa pengosongan, dan pulsa-pulsa penyelarasan. Level keluaran standar antara ujung-ujung adalah impedansi 75 Ω dan tegangan 1
V p-p, seperti yang yang diperlihatkan
disebelah kanan pada
Gambar 3-3. Rangkaian
keluaran kamera dirancang untuk menggerakkan kabel koaksial
75 Ω.
PENGONTROLAN BERKAS (BEAMCONTROL)
Termasuk dalam kamera adalah ketenetuan-ketentuan untuk mengontrol jumlah arus berkas, pemfokusan, dan defleksi dalam tabung kamera. Pemusatan berkas adalah kritis karena ukuran bintik yang bergerak menentukan resolusi atau ketajaman seluruh gambar yang dihasilkan.
Adalah penting untuk memahami bahwa kamera televisi mempunyai
dua pengaturan
focus. Fokus
optik membuat bayangan cahaya (light image) menjadi fokus yang tajam di atas permukaan tabung pengambil.
Fokus listrik mempertajam berkas electron menjadi sebuah bintik yang sangat kecil di atas permukaan
peka cahaya yang akan dipayar. Jika tidak, rincian akan hilang sewaktu berkas mengganti elemen-elemen gambar.
Berkas pemayaran electron dibelokkan oleh kumparan-kumparan
di dalam sebuah gambar luar yang bersesuaian dengan tabung kamera. Arus pemayaran linier untuk defleksi yang seragam dilengkapi oleh generator-geneator tanjak arus (current ramp), atau gigi gergaji, untuk pemayaran H dan juga V. Mereka
digerakkan dari sebuah
sumber pengatur waktu
induk yang disebut generator penyelaras (sync generator). Dalam kamera studio, generator-generator
gigi gergaji disuplai dengan sinyal-sinyal penggerak H dan penggerak V dari sebuah generator induk yang memberikan penggerak yang sama ke
semua kamera memayar
secara sinkron. Sinyal
penggerak standar adalah suatu pulsa negatif 4V
dengan leading edgenya yang berpotongan dengan awal
pengosongan untuk pemayaran H dan V. Akan tetapi dalam kamera-kamera portabel
kecil, rangkaian
defleksi digerakkan dari sebuah generator penyelaras dibagian dalam.
KEPALA KAMERA DAN UNIT PENGONTROL KAMERA (Camera Control Unit = CCU).
Kamera-kamera studio di bagi atas dua bagian utama, yakni kepala dan unit pengontrol. Kepala ini terdiri dari tabung pengambil (atau tabung- tabung dalam
kamera bewarna),
rarngkaian-rangkaian defleksi dan rangkaian-rangkaian lain yang diperlukan bagi tabung kamera, dan penguat mula
(pre-amplifier).
Unit pengnotrolan kamera (CCU-Camera Control Unit) adalah unit pengontrolan induk yang ditempatkan di dalam konsol ruang control. Dalam CCU terdapat sambungan-sambungan perantara (interface) ke generator penyelaras induk, yang diperuntukkan untuk pengontrolan pembuka selaput pelangi pada lensa-lensa kamera, dari jauh rangkaian untuk penyetelan level hitam dan sinyal-sinyal lain yang diperlukan untuk pengolahan.
CCU menyalurkan
arus ke sebuah lampu pencacah (tally lamp) yang dipasang pada kamera agar operator mengetahui kamera mana yang sedang mengambil gambar. CCU juga memiliki sambungan intercom dengan suatu jack headset pada kamera, yang memungkinkan komunikasi suara dengan operator kamera. Bila kamera berada dalam pengontrolan CCU, operator hanya membidik pada gambar dan zoom dan memfokuskan.
JENIS TABUNG
KAMERA
Alat-alat pengambk kamera telah muncul
bersama sejak adanya pemayaran mekanik dengan piringan Nipkow (Nipkow disk). Dalam sisten ini, sebuah tabung fotolistrik digunakan bersama sebuah roda berputar yang di bologi dengan lobang-lobang kecil melingar menuju pusat untuk memayar elemen-elemen gambar. Alat pengambil listrik yang pertama sekali adalah pemotong bayangan (image dissector) dan iconoscope. Jenis yang tekah disempurnakan adalah iconoscope bayangan dan orthicon. Nama orthicon menunjukkan huungan yang linier antara masukan cahaya dan keluaran yang linier antara masukan cahaya dan keluaran sinyal. Tabung kamera model lama ini digunakan dalam penyiarantelevisi pada sekitar tahun 1932 sampai 1945. Kemudian alat pengambil
lain yang
digunakan adalah pemayar bintik terbang (flying spot scanner). Dalam metode ini, bintik cahaya dari layar sebuah tabung sinar katoda (CRT) digunakan sebagai sumber cahaya
untuk memayar sebuah film slide.
Tabung kamera orthicon
bayangan (IO = Image Orthicon) yang dikembangkan pada tahun 1945 menjadi beban kerja standar dari televisi untuk beberapa tahun sebab kepekaannya yang itnggi dibandingkan dengan jenis-jenis yang lama. Akan tetapi, tabung kamera ini relatif besar dan mahal sebab strukturnya yang rumit. Sekarang ini vidicon praktis digunakan dalam semua pemakaian televisi, termasuk penyiaran, kamera-kamera portable kecil, kamera pengawasan, dan peenggunaan di dalam industri. Berikut ini adalah jenis-jenis utama.
Vidicon. Ukuran vidicon yang kecil, dengan diameter pelat penyetela sebesar 2/3, 1 atau 1,2 inci
(16,9; 25,4; atau
30,5 mm). Dalam tabung kamera dasar
ini, sasaran yang peka cahaya,
atau pelat bayangan, dibuat dari
trisulfida antimony.
Plumbicon. Nama ini adalah merek dangang dari N.V Philips. Tabung kamera ini serupa dengan vidicon dasar, tetapi pelat bayangan Plumbicon terbuat dari oksida timbale (PbO).Kepekaannya
lebih baik pada cahaya biru daripada untukmerah.
Saticon. Nama ini adalah merek dangan Hitachi Ltd. Pelat bayanagn terbuat dari selenium, arsenik dantellurium.
Silicon vidicon. Titik sambungan semikonduktor silicon digunakan untuk bahan sasaran di dalam silicon vidicon. Keuntungannya adaalah sensitivitasnya yang sangat tinggi untuk pemakaian dengan cahaya rendah.
Chalnicon. Nama ini adalah merek dagang Toshiba Electric Co.Ltd. Sasarannya berupa sebuah susuna lapis ganda yang rumit yang terdiri dari oksida kaleng, cadmium selenide, dan trisulfida arsenik. Tabung kamera ini memiliki sinsitivitas yang sangat tinggi.
Newvicon. Nama ini adalah merek dangang. Matsushita Electric. Sasaran terbuat dari lapisan selenium seng tidak berbentuk (amorphous) yang ditopang oleh trisulfida antimony. Amorphous berarti suatu keadaan fisis yang bukan dalam suatu bentuk yang pasti yakni, ekivalen dengan cairan padat. Keuntungan Newvicon adalah sensitivitasnya ya g sangat tinggi dan
respon spectral yang meluas ke panjang gelombang
cahaya yang panjang untukinfra
merah.
Semua tabung kamera ini serupa dalam konstruksi dengan vidicon, tetapi dugunakan bahan yang berbeda untuk pelat sasaran guna mandapatkan karakteristik fotolistrik yang diinginkan. Sensitivitas yang tinggi diinginkan agar hanya sedikit cahaya yang diperkulan untuk sinyal
kamera. Respons spectral mementukan sensitivitas ralif untuk berbagi warna.
VIDICON
Rincian Konstruksi vidicon diperlihatkan pada gambar
3.4 . Vidicon terdiriatas sebuah pembungkus gelas bersama
sebuah faceplate yang rata secara
optik di ujung guna menerima
masukan cahaya. Pada permukaan belakang faceplate dibagian dalam
pembungkus yang dihampakan.
terdapat bahan peka
cahaya yang bekerja
yang sebagai pelat sasaran atau pelat
bayangan. Pelat tersebut
memiliki dua lapisan.
kedalam menghadap cahaya,adalah suatu lapisan tipis
yang dapat tembus cahaya(Transparan)
tetapi secara listrik bersifat menghantarkan. Lapisan
ini terbuat dari Oksida seng
(SnO). Sambungan listrik dilakukan ke lapisan ini oleh sebuah
cincin sasaran (target ring) loam yang menglilingi
tabung. Cincin logam merupakan
terminal keluaran sinyal.
Bagian belakang
pelat sasaran yakni menghadap sasaran elektron, memiliki suatu lapisan bahan peka cahaya yang bisaanya adalah trisulfida antimoni. Lapisan ini adalah fotokondukif. tahanannya kurang terhadap pertambahan
cahaya. Sebagai akibat, perubahan-perubahan intensitas cahaya dapat ubah ke perubahan sinyal listrik.
Pemandangan difokuskan oleh sebuah
lensa optik ke sasaran vidicon. cahaya lewat melalui
faceplat gelas dan permukaan konduktif bagian-bagian dalam ke pelat bayangan fotokonduktif dipayar
olehberkas elektron. Sinyal kamera yang dihasilkan
diambil dari cincin sasaran. Umumnya Vidicon terdapat dalam dalam tiga ukuran menurut diameter faceplate yakni 1,2 inci(30,5 mm); 1 inci (25,4 mm), dan
2/3inci (18 mm).
Panjangnya Adalah 5 sampai 8 inci (127
sampai 203 mm).
Gambar 3.4 . Konstruksi Bagian dalam Tabung Vidicon
BERKAS ELEKTRON DALAM VIDICON.
Elekton elektrondimula dari katoda yang dipanaskan untuk emisi termonik. Seperti dalam tabung hanpa khas. Tegangan pemanas adalah 6,3 V pada 95 mA.
Elektron-Elektron dari katoda ditarik sasaran oleh kisi pemercepat positif G2 pada 300 Volt. Akan tepat, kisi pengatur G1di sebelah katoda mengkontrol muatan ruang di sebelah katoda. Perhatikan bahwa G1 adalah pada -30 V dengan acuhan terhadap
katoda yang ditanahkan.
Tegangan bias ini
mengkontrol kerapatan
electron, atau jumlah
arus berkas .keduanya G1 dan G2
adalah silinder silinder logam kecil berserta
sebuah celah (apertur) melalui mana berkas electron dapat lewat.
Setelah G2 adalah elektroda
kisi berfokus
panjang G3 pada 260 V. berikutnya
adalah rangkaian
G4 yang berdekatan
dengan pelat sasaran.
Potensial G4 adalah 400 V. berkenan terhadap katoda.
FOKUS BERKAS.
Elektron –elektron dibuat mengumpulkan ke sebuah berkas sempit olehlensa elektrostatik di dalam senapan dan oleh sebuah kumparan luar untuk pemfokusan magnetik. Perhatikan bahwa kisi focus G3 pada 260 Vkurang positif daripada kisi pemercepat pada 300 V. hasilnya adalah penurunan kecepatan elektron-elektron. Perlambatan elektron-elektron membuat mereka mengumpulan
ke tengan berkas. Disamoung itu, arus dalam kumparan focus magnetic dapat disetel. Kumparan focus mengelilingi kumparan-kumparan defleksi dalam rakitan ganda sekeliling tabung.
Untuk pemayaran
baying-bayang, berkas elektron dibuat bergeser dari sisi ke sisi pada laju garis horizontal dan secara verktikal pada laju pengulangan medan oleh arus dalam kumparan-kumparan defleksi. Masing-masing pasangan kumparan , yakni dua untuk defleksi H dan dua untuk defleksi V dililitkan dalam bentuk pelana
di dalam rakitan ganda agar pas
sekeliling pembungkus gelas.
Berkas elektron bergerak tegak lurus
arah medan magnet. Sebagai akibatnya, kumparan defleksi H dipasang diatas dan
dibawah tabung. Medan
magnet ini berada
dalam bidang vertical guna menyimapangkan berkas secara horizontal.
Dengan cara sama,
kumparan defleksi vertical
ditempatkan pada salahsatu
sisi tabung.
PENDARATAN BERKAS (BEAM LANDING).
Di depan kisi (grid) G3, dekat pelat sasaran, amata jala kawat (wire mesh) untuk G4 berfungsi sebagai moncong senapan elektron. Kisi G4 adalah sebuah piringan dengan mata jala kawat yang sangat halus. Potensialnya adalah 400 V terhadap katoda. Akan tetapi, sasaran berada pada potensial yang jauh lebih rendah, khasnya adalah 50 V. dengan demikian. Pelat sasaran adalah negative dibandingkan dengan G4. Akibatnya elektron-elektron diperlambat dan berkas mencapai sasaran dengan kecepatan yang sangat rendah.
Gambar
3-6. Kurva respons karakteristik cahaya vidicon
Dengan kata lain, pelat sasaran
memiliki suatu bayangan
muatan yang cocok dengan bayangan optic. Putih dalam gambar adalah yang
paling positif
Namun,
perpindahan muatan tidak membentuk suatu arus sinyal, sampai berkas elektron menyapu lewat setiap elemen gambar. Berkas dengan energy yang rendah hanya menyimpan cukup elektron pada pelat sasaran untuk mengosongkan setiap titik ke potensial nol. Arus pengkosong ini (discharge current), yang diambil dari sumbungan pada cincin sasaran, merupakan arus sinyal yang memberikan sinyal kamera.
Sebagai
diperlihatkan pada gambar 3-5, arus pengosongan (discharge current) untuk keluaran sinyal kamera mengalir dalam sebuah rangkaian seri yang terdiri dari sasaran, tahanan beban luar RL catu tegangan untuk
sasaran. Katoda yang
ditanahkan, dan berkas
elektronnya sendiri.
Dalam rangkaian ini sasaran bekerja
sebagai sebuah tahanan
yang berubah-ubah. Tahanannya
R berubah antara 20
MΩ pada keadaan tidak ada cahaya 2 MΩ dengan cahaya mati.
Kurva
respons yang khas untuk karakteristik alir cahaya dari vidicon diperlihatkan pada gambar 3-6. Masing-masing kurva sesuai dengan nilai spesifikasi dari arus gelap (dark current),yang merupakan arus untuk masukan cahaya nol. Bila lensa tertutup. Arus gelap bertampah terhadap kenaikan tegangan sasaran. Tegangan sasaran yang lebih diperlukan bila terdapat sedikit cahaya dalam adegan. Akan tetapi, masalah keterlambatan bayangan pada pelat sasaran adalah lebih jelek pada tegangan sasaran lebih tinggi
RESPONS SPEKTRAL.
Untuk memproduksi suatu gambar monokrom yang sesuai, fotokonduktor harus mempunyai suatu respons spektral bagi cahaya dari warna-warna yang berbeda yang sama dengan respons mata. Panjang gelombang yang berbeda dengan warna- warna atau corak yang berbeda. Respons manusia tidak seragam dalam seluruh spektrum visibel, tetapi memuncak pada panjang gelombang hijau-kuning di sekitar 560 nanometer (nm). Respons-respons
spektral mata manusia dan vidicon dilukiskan
pada Gambar 3-7.
Seandainya kita memandang cahaya dari berbagai corak yang masing-masing meradiasi energy cahaya yang sama, maka kuning dan hijau akan kelihatan paling terang. Dengan demikian untuk menbentuk suatu skala kelabu yang kelihatan alamiah dari hitam melalui kelabu ke putih, tabung kamera harus memiliki respons yang juga memuncak pada panjang-panjang gelombang kuning- hijau. Sebagai cuntoh, sebuah tabung kamera yang hanya sensitif terhadap biru akan menghasilkan suatu gambar hitam dan putih dalam mana kuning, hijau dan merah yang sangat jenuh akan kelihatan hitam atau kelabu yang sangat gelap.
![](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi9YvaK4B87leVTwIF3yrXZ5rTZdoLwmgvhU7OvlOWHNSmMGVvGo37Vef1BSpZA-xEPvofYb7x8icYD5Ey8xOw3OuyjWlJVEzy6E04nxHmtVUZpabhi-7EQIoibSIBFd4zuygLbEBDB5K6VRcIdoxzAeELrFGrkOGi_Lw262Svh9ohSF-_x5sJRYDR_Ck0/w321-h309/RESPON%20SPEKTRAL.jpg)
Perhatikan bahwa tsbung kamera yang sensitive terhadap inframerah digunakan untuk pemakaian khusus. Kamera-karnera ini dapat ”melihat dalam gelap” sebab panjang gelombang merah infra tidak berada dalam spektrum cahaya yang Nampak (visibel).