TUGAS AKHIR MODUL 5 MUHAMMAD FADLY PROSES SCANNING PADA SISTEM TELEVISI PENDAHULUAN Sistem Televisi atau lengkapnya sistem penyiaran televisi, adalah juga termasuk telekomunikasi, yang bekerja dengan satu sistem modulasi, yaitu AM dan FM. Sinyal gambar (vision) diki-rimkan dengan modulasi AM vestigial sideband, sedang sinyal suara (sound) dipancarkan dengan modulasi FM. Kedua sinyal tersebut akhirnya dipancarkan ke udara dengan bandwidth RF (radio frequency) sebesar 7 MHz (sistem-B, 625 garis). Dalam hal sistem penyiaran televisi yang sampai saat ini masih dalam versi analog, kedua sinyal informasi tersebut dikirim, baik melalui media udara (offair) maupun melalui media kabel (televisi kabel). Pada sisi penerima, sinyal televisi yang dikirimkan tersebut diterima dengan pesawat penerima televisi yang mempunyai ukuran layar kaca dengan perbandingan 4:3 untuk panjang dan tingginya. Ukuran itu disebut dengan aspect ratio. Dalam perkembangan teknologinya, ukuran layar tersebut dirancang lebih lebar, yaitu 16:9 atau 5,33 : 3, yang dikenal dengan nama sistem televisi layar lebar atau high definition television (HDTV). Sistem layar lebar inilah yang merupakan sistem televisi abad 21 yang sebetulnya telah mulai dikembangkan sejak tahun 1980-an untuk versi analognya. Selanjutnya, persoalan yang lebih banyak dibahas dalam teknik televisi adalah masalah videonya, karena teknik audio pada umumnya sama dengan pengolahan sinyal analog. Berkaitan dengan teknik video itu, masalah utama adalah proses scanning yang menghasilkan struktur sinyal video dalam besaran listrik. Dalam proses menghasilkan sinyal video tersebut terjadi transfer besaran daya, yaitu dari besaran optis ke besaran elektris yang menggunakan satu device (transducer). SCANNING Di dalam proses menghasilkan sinyal video, satu frame gambar dibagi menjadi struktur garis, sehingga satu frame tersebut seolah dipotong-potong dengan arah dari kiri ke kanan menjadi beberapa garis. Proses pemotongan itu dimulai dari ujung kiri atas gambar ke kanan dan kemudian untuk garis berikutnya dimulai dari sebelah kiri lagi. Demikan seterusnya sampai keseluruhan frame terpotong. Jadi garis pemotongan itu dari kiri ke kanan mengikuti garis lurus yang miring ke kanan seperti ditunjukkan pada Gbr-1. Proses menjadikan struktur garis itu dinamakan scanning yang pada prakteknya dilakukan dengan menggunakan berkas sinar (beam) yang berasal dari sistem penembak sinar katoda (cathode ray gun), sementara bayangan gambar satu frame dilukiskan pada layar peka cahaya (bahan oksida timah hitam). Keseluruhan proses scanning itu terjadi di dalam unit tabung pengambil gambar (pickup tube) yang ditempatkan dibelakang lensa kamera. Gbr-1 Sistem scanning yang berlangsung di dalam tabung pengambilan gambar (picking tube) Terlihat pada Gbr-1, bahwa garis penuh scanning menunjukkan perioda aktif garis scanning yang berarti pada perioda tersebut dihasilkan sinyal gambar. Sedang garis putus yang arahnya dari kanan ke kiri menunjukkan perioda blanking sinyal gambar, yaitu saat beam kembali (retrace) ke sebelah kiri untuk mulai menghasilkan sinyal satu garis berikutnya. Pada saat retrace ini, beam dimatikan oleh sistem gun, sehingga pada layar tidak menghasilkan sinyal video. Proses ini dimungkinkan karena terjadinya simpangan beam oleh sinyal sawtooth dari sistem deflection coil, ke arah horizontal maupun vertikal. Lingkup tegangan sawtooth tersebut pada proses scanning ditunjukkan pada Gbr-2. Pada gambar nampak, bahwa waktu scanning aktif dinyatakan dengan TH' untuk scanning horizontal, sedang untuk scanning vertikal, perioda aktifnya dinyatakan dengan TV'. Dengan kombinasi tegangan sawtooth tersebut, maka gerak beam mengikuti garis lurus miring dari kiri ke kanan yang makin lama posisinya makin kebawah untuk menghasilkan sinyal gambar garis berikutnya. Setelah menyelesaikan satu frame penuh, maka beam kembali di sudut kiri atas untuk memulai satu frame gambar selanjutnya. Perlu diketahui disini, bahwa arah dari kiri ke kanan adalah arah yang dilihat dari sisi pengamat (observer) layar monitor, sehingga bila dilihat dari sisi cathode ray gun, maka beam melakukan scanning dari arah kanan ke kiri dengan kemiringan lintasannya ke arah kiri seperti ditunjukkan pada Gbr-1. 4 1 3 5 7 9 11 13 15 3 TV' TV" TH' TH" Gbr.2 Lingkup tegangan sawtooth pada proses scanning Pada sistem scanning ini terdapat dua metoda, yaitu scanning dilakukan langsung satu frame gambar dari sudut kiri atas sampai berakhir pada sudut kanan bawah. Scanning metoda ini dinamakan sebagai progressive scanning. Metoda scanning yang kedua dilakukan dengan membagi satu frame gambar ini menjadi dua field, yaitu field garis-garis ganjil (odd field) dan field garis-garis genap (even field), sehingga satu frame penuh disusun dari kedua field tersebut secara berurutan. Metoda kedua ini dinamakan interlaced scanning. Gbr-1 di atas, menunjukkan proses progressive scanning. 1 3 5 7 9 11 13 15 4 4 3 field ganjil 2 4 6 8 10 12 14 3 field genap Gbr-3 Sistem scanning metoda kedua, interlaced scanning Pada sistem interlaced scanning, satu frame gambar dibagi menjadi dua field seperti ditunjukkan pada Gbr-3, yaitu field ganjil dan field genap. Sehingga bila jumlah garis total adalah 625 garis, maka pada field ganjil maupun field genap masing-masing dilakukan scanning sebanyak 312,5 garis = 625/2. Scanning pada field ganjil diawali pada sudut kiri atas dan berakhir pada tengah-tengah batas frame yang paling bawah. Sedang untuk field genap, scanning diawali pada titik tengah batas frame yang paling atas dan berakhir pada sudut kanan bawah seperti nampak pada gambar. Pada Gbr-3 dicontohkan jumlah garis yang tidak 625 garis sebagai ilustrasi. Pada Gbr-3 tidak dilukiskan jalur-jalur retrace garis (horizontal) untuk menyederhanakan gambar. Jalur retrace vertikal pada field ganjil, lurus keatas sehingga sampai di tengah-tengah batas frame yang paling atas untuk memulai proses scanning field genap. Sementara retrace vertikal pada field genap mulai dari sudut kanan bawah langsung ke sudut kiri atas frame untuk memulai proses scanning field ganjil. Kemudian sinyal gambar kedua field tersebut diurutkan secara waktu dan dipisahkan oleh perioda vertical blanking, yaitu perioda pada saat retrace vertikal. Pada saat reproduksi pada layar kaca monitor video (TV receiver), garis-garis field ganjil dan genap tersebut saling mengisi celah-celah masing-masing garis pada framenya yang disebut interlace seperti kita memadukan jari-jari kedua tangan kita satu diantara yang lain. Menentukan pixel per-garis Telah diuraikan bahwa gambar tersusun dari garis-garis seperti diuraikan diatas. Tetapi lebih dari itu sebetulnya gambar tersebut tersusun dari elemen gambar atau biasa disebut dengan pixel (picture element) yang mempunyai ukuran tergantung dari luasan bidang gambar. Misalnya pickup tube ukuran 1 inci akan mempunyai pixel sebesar kurang lebih 0,00086 mm2, sementara layar pesawat televisi ukuran 21 inci akan mempunyai pixel berukuran 0,24 mm2. Ukuranukuran luas tersebut diambil dengan anggapan bahwa, pixel berbentuk lingkaran dan ditentukan dari formulasi πr2, dimana r adalah jari-jari pixel serta jumlah garis aktif sebanyak 575 karena diambil sebagai contoh bahasan adalah sistem-B, 625 garis. Jumlah garis sebanyak 575 tersebut, adalah yang nampak pada layar. Untuk menentukan jumlah pixel pada setiap garis aktif, nilai 575 tersebut dikalikan dengan nilai aspect ratio 4/3. Hasilnya adalah 766,67 pixel. Dengan jumlah itu, maka jumlah pixel untuk satu frame gambar adalah 766,67 x 575 ≈ 440.833 pixel. Sementara untuk CCD yang jumlah pixelnya ditentukan oleh ukuran elemen mosfet-nya, maka jumlah tersebut cenderung dapat ditingkatkan. Satu contoh ilustrasi misalnya, untuk CCD jenis FT (frame transfer) yang digunakan pada satu kamera produk Eropa, mempunyai jumlah sebesar 474.000 pixel. Jenis yang lain, yaitu CCD jenis FIT (frame interline transfer) yang digunakan pada kamera produk Jepang, mempunyai pixel sebanyak 600.000 pixel. Untuk tambahan informasi, bahwa jenis CCD yang lain adalah CCD IT (interline transfer) yang juga banyak digunakan pada kamera produk Jepang. Disamping ukuran pixel dinyatakan dalam ukuran luasannya, pixel (pe = picture element) juga dapat dinyatakan dalam ukuran waktu, yaitu dalam ns ( nanosekon = 10-9 sekon). Nilai ini tidak berubah besarnya seperti dalam ukuran luasnya terhadap ukuran layar pickup tube maupun layar CRT (cathode ray tube) TV receiver. Ukur- an dalam waktu tersebut berkisar 67,76 ns yang tertentu dari, Ukuran pe = (waktu perioda aktif garis)/(jumlah pixel per garis) = (64 - 12) / 766,67 sekon = 0,0678 s ≈ 70 ns Berkaitan erat dengan jumlah pixel/garis, terdapat satu pengertian, yaitu resolusi (resolution) yang didefinisikan sebagai kemampuan tayangan detil (detail) satu pick- up device untuk satu frame gambar. Atau dengan kata lain kemampuan pickup de-vice menunjukkan ketajaman gambar. Resolusi dinyatakan dengan satuan sejumlah garis televisi, misalnya 600 TV lines, 750 TV lines, dsb. Ternyata resolusi seban- ding dengan jumlah pixel/garis. Makin tinggi jumlah pixel/garis, makin tinggi juga tingkat resolusinya. Cacat Scanning Mengapa karena proses scanning pada pickup device kemudian dapat dihasilkan sinyal elektris, yaitu sinyal video. Hal itu dapat dijelaskan sebagai berikut. Sistem cathode gun seperti dilukiskan pada Gbr-1 diilustrasikan kembali pada Gbr-4 dengan model rangkaian listrik untuk lebih memudahkan uraian. +45 volt resistor yang mewakili pixel beam katoda Output ke preamp Gbr-4 Sistem scanning pada pickup tube Beam yang melakukan scanning bermuatan negatif, keluar dari sistem katoda dengan mendapat percepatan dari sistem anoda yang bertegangan positif tinggi untuk sampai pada layar pickup tube. Sementara layar pickup tube sendiri yang bersifat pendar (fluorecent) mempunyai potensial positif sebesar +45 volt. Dengan sampai-nya beam pada layar, maka akan terbentuk lingkaran tertutup (close loop) rangkaian listrik dc, sehingga mengalir arus. Untuk setiap pixel yang terkena bayangan gambar, adalah sebuah resistor dengan nilai resistansi tertentu yang tergantung besarnya pada nilai intensitas sinar gambar yang jatuh padanya. Dengan demikian, pada lingkaran tertutup yang terbentuk itu, setiap saat akan mengalir arus yang berubah-ubah sesuai pada nilai resistansi saat itu. Dengan kata lain, arus yang mengalir sebanding dengan bayangan yang jatuh pada pickup tube tersebut, sehingga sinyal video dapat dihasilkan. Output pickup tube diambil dari metal yang meling-kari layar di bagian depan pickup tube. Selanjutnya, mengenai cacat yang timbul dari proses scanning, adalah disebabkan karena ukuran beam yang relatif lebih besar dari ukuran pixel. Karena kondisi itu, maka ketika beam bergerak melewati batas bayangan yang tajam perubahannya (dari gelap ke terang), maka beam akan berada diatas dua bayangan itu pada perba-tasannya seperti ditunjukkan pada Gbr-5(a). Hasilnya adalah gambar yang tidak ta-jam atau terdapat warna abu-abu yang berubah gradasinya. Ini terjadi pada perubahan hitam ke warna putih dan sebaliknya, seperti ditunjukkan pada Gbr5(b). Cacat scanning yang diuraikan diatas adalah cacat scanning ke arah horizontal. Demikian juga cacat ini akan terjadi pada arah scanning vertikal. Reproduksi video yang diha-silkannya ditunjukkan pada Gbr-6 dan Gbr-7. Gbr-5 Ukuran beam yang lebih besar dari pixel (a) (b) Gbr-6 Cacat scanning kearah vertical satu gambar balok condong : (a)asli (b) reproduksi (a) (b) Gbr-7 Cacat scanning kearah vertical satu gambar balok mendatar : (a)asli (b) reproduksi KESIMPULAN Pada sistem scanning terdapat dua metoda, yaitu progressive scanning dan interlaced scanning. Progressive scanning merupakan proses yang dilakukan langsung satu frame gambar dari sudut kiri atas sampai berakhir pada sudut kanan bawah. Metoda interlaced scanning merupakan proses yang dilakukan dengan membagi satu frame gambar ini menjadi dua field, yaitu field garis-garis ganjil (odd field) dan field garis-garis genap (even field), sehingga satu frame penuh disusun dari kedua field tersebut secara berurutan. Cacat yang terjadi pada proses scanning disebabkan karena ukuran beam yang relatif lebih besar dari ukuran pixel. Karena kondisi itu, maka ketika beam bergerak melewati batas bayangan yang tajam perubahannya (dari gelap ke terang). Hasilnya adalah gambar yang tidak tajam atau terdapat warna abu-abu yang berubah gradasinya
