3.4 Thuyết 3 màu

Tất cả các màu đều có thể được tạo ra từ 3 thành phần màu cơ bản R,G,B bằng cách trộn chúng theo một tỉ lệ thích hợp.

         Việc chọn các màu cơ bản cần phải thoả mãn điều kiện: Trộn 2 màu bất kỳ trong 3 màu cơ bản sẽ không cho ra màu cơ bản thứ 3. Ta có thể có vô số tập ba màu cơ bản nhưng cần lưu ý là, nếu như hai trong số 3 màu cơ bản nằm ở cuối hai đầu vùng nhìn thấy, còn màu cơ bản thứ ba nằm ở giữa thì có khả năng dễ dàng tạo lại phần lớn các màu tồn tại trong thiên nhiên.

Năm 1931 Hội đồng quốc tế nghiên cứu về ánh sáng CIE (Commission International de l’Eclairge: CIE)  đã chọn 3 màu cơ bản sau đây:

+        Đỏ (Red) có bước sóng lamda = 700nm

+        Lá cây (Green) có bước sóng lamda = 546,1nm

+        Lơ (Blue) có bước sóng lamda = 435,8nm

3.5 Thí nghiệm kiểm chứng thuyết 3 màu và sự trộn màu

3.5.1 Thí nghiệm kiểm chứng

Để kiểm chứng người ta dùng máy đo màu (Sắc kế). Máy đo màu gồm 3 nguồn sáng R, G, B và màn ảnh có dạng tam giác. Màu X chiếu sáng một bên màn ảnh còn bên màn ảnh còn lại được chiếu bởi ba nguồn sáng cơ bản R, G, B có thể điều chỉnh cường độ được. Tiến hành điều chỉnh 3 nguồn sáng cho đến khi màu tổng hợp đồng nhất với màu cần xác định X, nghĩa là cùng độ chói, sắc thái và độ bão hoà màu. Từ đó ta tìm được phần trăm của 3 màu theo công thức:

X<-> (a)R + (b)G + (c)B

Với a, b, c là tỉ lệ phần trăm tương ứng cần tìm.

Bằng cách thay đổi các tỉ lệ ấy, người ta có thể tạo ra hầu hết các màu trong thiên nhiên.

3.5.2       Sự trộn màu

Chiếu 3 nguồn sáng màu cơ bản R, G, B có cùng  cường độ lên màn ảnh bằng vải trắng (để có sự phản chiếu hoàn toàn ở màn ảnh). Ta có kết quả trộn màu như sau ở các vùng giao nhau:

Hiện tượng trộn màu được giải thích như sau:

Thực ra không hề có sự pha trộn giữa các bước sóng của các màu cơ bản. Tại vùng mắt người thấy màu trắng chẳng hạn, vẫn có đủ 3 bước sóng của 3 màu R, G, B riêng rẽ đến mắt cùng một lượt và cả 3 nhóm tế bào nón R, G, B cùng bị kích thích giống y như trường hợp đã chiếu ánh sáng trắng vào mắt. Hai hiện tượng vật lý khách quan khác nhau đã gây cùng cảm giác cho mắt người.

Màu tía (Magnenta) không phải là một thực thể khách quan (vì không có bước sóng của màu tía) mà do màu R và B kích thích vào 2 loại tế bào nón nhạy với màu R và B gây cho  người quan sát có cảm giác màu tía.

Sự trộn màu như vậy thực ra chỉ là kết quả lợi dụng sự nhầm lẫn của mắt và được khai thác triệt để trong truyền hình màu.

3.5     Nguyên lý Camera màu và đèn hình màu

3.6.1Camera màu (Color Camera)

Điểm màu sau khi qua thấu kính và lăng kính sẽ chia làm 3 hướng, tạo ra các tia sáng 1, 2, 3. Các tia 1 và 3 sau khi qua lăng kính sẽ hướng lên trên và xuống dưới, gặp các gương 1 và 3 đổi phương thành đi ngang. Tia 2 sau khi qua lăng kính cũng truyền theo phương ngang như hình 3.11. Sau đó, cả 3 tia được đưa vào các bộ lọc màu R,G,B để lọc lấy 3 thành phần màu. Các thành phần này được đưa vào 3 tế bào nhạy với 3 màu (gọi là  ống VIDICON 1,2,3), để biến thành  3 thành phần điện áp ER, EG, EB (gọi tắt là R, G, B) tỉ lệ với các thành màu tương ứng.

Phía sau camera có bộ phận hoạt động như tế bào que tạo lại tín hiệu trắng đen, hay còn gọi là độ chói:

Y = 0,3R + 0,59G + 0,11B

Mạch tạo ra tín hiệu trắng đen cho tivi gọi là mạch matrix. Tín hiệu video tổng hợp R, G, B và độ chói Y sẽ được gửi đến máy thu.Sau đó, cho 3 tia R, G, B vào 3 Cathod của đèn hình để pha lại màu trên mặt đèn hình màu.

3.5.2.1Đèn hình delta 

Do hãng RCA chế tạo đầu tiên vào năm 1956. Ba tia được bố trí trên 3 đỉnh của một tam giác đều:

Các máy nội địa Nhật sản xuất trước 1979 còn loại đèn hình này. Mặt đèn hình được phun sơn oxid đặc biệt để chùm tia đập vào với vận tốc cao thì phát ra ánh sáng màu. Ba điểm màu tập trung thành một tổ hợp màu. Khi ba chùm tia đập vào ánh sáng phát ra sẽ hoà lại cho ra 1 điểm màu.

Trước mặt máy có mặt nạ đục lỗ giúp cho chùm tia hội tụ tại điểm 0 trước khi đập vào màn hình màu (Shadow mask). Mặt nạ đục lỗ làm bằng thép cứng. Khi các chùm tia đến lỗ thì có một số e- đập vào mặt nạ sinh nhiệt nó rất nóng, năng lượng mất mát có khi lên đến 60%. Ngoài ra khi mặt nạ bị nhiễm từ do loa, nam châm thì hình bị lem, nhiều vân nhiễu. Lúc đó phải khử từ bằng máy khử dùng dòng cao tần. Ở loại máy này có 12 biến trở ở đuôi đèn để chỉnh màu nên việc cân chỉnh gặp nhiều khó khăn, nhất là vấn đề chỉnh chùm tia. Hiệu suất thấp 10% ÷ 15% ->Công suất cung cấp gấp 10 lần TV trắng đen tương đương à đèn mau già.

3.5.2.1 Đèn hình TRINITRON

Đèn hình delta có chất lượng tương đối nhưng việc hiệu chỉnh tụm tia khó khăn và hiệu suất thấp. Sau nhiều năm nghiên cứu, năm 1968 hãng SONY đèn hình màu TRINITRON.

Màn hình photpho bây giờ gồm có các sọc R, G, B xếp xen kẻ.

Mặt nạ đục lỗ được thay bằng lưới có điện thế âm à để hướng dẫn chùm tia bắn trúng vào các tổ hợp màu, khi e- đến lưới nó sẽ bị điện thế âm đẩy lọt vào giữa chính vì công suất chỉ cần thấp và hiệu suất đạt được cao. Ngoài ra vì lưới  nhỏ nên ít bị nhiễm từ.

Giữa các vạch màu có lằn đen để hấp thu các tia e- bị lệch gọi là vi sọc đen(Micro Black) nên màu không bị lem, hình rực và đẹp.

Hiệu suất 25% ÷ 30%  Đèn hình bền, tuổi thọ cao, hiệu suất cao nhất so với các loại đèn hình.

3.5.2.1 Đèn hình màu InLine

Trinitron vừa ra đời đã được hưởng ứng ngay trong thương mại và đặt đèn hình màu tam giác trên đường đào thải. Điều này đặt ra cho công nghiệp truyền hình màu của Mỹ yêu cầu phải cạnh tranh ráo riết với SONY. Cho nên vào đầu năm 1970 (khoảng 1972) hãng General Electric (Mỹ) đưa ra thị trường đèn hình InLine.

Về cơ bản, đèn InLine vẫn như đèn Trinitron nhưng để vạch màu được ngắt ra từng quảng tương ứng với dòng một. Khe lưới hở cũng được thay đổi cho phù hợp và trước mỗi điểm G lại khoan một lỗ hình dạng y như điểm G. Điều này làm giảm hiệu suất so với đèn Trinitron (thực tế chỉ còn 20% ÷ 25%).

Cho đến nay trừ hãng SONY vẫn duy trì sọc phát quang để tận dụng hiệu suất, còn tất cả các hãng trên thế giới đều dùng loại đèn InLine.

3.5     Toạ độ màu

Một màu hoàn toàn được xác định bằng một điện áp của tín hiệu chói Y và 2 điện áp tín hiệu sắc (R – Y) và (B – Y). Nếu xem Y là một thông số (bằng bao nhiêu cũng được) à có thể biểu diễn tính chất một màu bằng hệ trục vuông góc: trục tung (R – Y),  trục hoành (B – Y).

Ví dụ: màu trắng W có: R – Y = 0 và B – Y = 0 nên nằm tại tâm 0 của hệ trục.

Ta có các cặp R-C,  G-M, B-Y đối xứng nhau qua trục toạ độ vì chúng là các thành phần bổ túc nhau để tạo ra màu trắng. (ví dụ: R+C = R+ B + G -> W)