ปัญหาระบบกล้องวงจรปิด ควรคำนึงถึง

ระบบกล้องวงจรปิด บ่อยครั้งในเรื่องที่เกี่ยวข้องกับโทรทัศน์ หรือ การถ่ายรูปที่คำว่า “ อุณหภูมิของสี ” ได้ถูกใช้เมื่อถูกพูดถึงแหล่งที่มาของแสง

อุณหภูมิของสีอ้างอิงถึงอุณหภูมิที่ให้ความร้อนวัตถุดำสมบูรณ์ (วัตถที่ดูดกลืนคลื่นแม่นเหล็กไฟฟ้าที่ตกกระทบบนตัวทั้งหมด) และ เกิดการสร้างแสงออกมาเนื่องจากผลกระทบของการดูดกลืนแสง

ทฤษฎีทางฟิสิกส์ได้ระบุไว้ว่าสเปกตรัมของแสงที่ถูกสร้างขึ้นมาโดยการสร้างความร้อนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของตัวแสง และ ไม่ใช่บนตัววัตถุ

นี่เป็นข้อความที่สำคัญมากที่ถูกพิสูจน์โดยนักฟิสิกส์ชื่อ แม็กซ์ แพลงค์ (Max Planck) ซึ่งสูตรของเขาได้อธิบายถึงความสัมพันธ์ระหว่างช่วงความยาวคลื่นที่แผ่รังสีสูงสุด และ อุณหภูมิที่ร่างกายได้รับความร้อน

 

λ_m = 2896/T          (29)

ในความสัมพันธ์ข้างต้นนี้ λ_m เป็นความยาวคลื่น และ T เป็นอุณหภูมิในหน่วยเคลวิน

 

จากแผนภาพในหน้าต่อไป เป็นที่น่าสังเกตว่าจุดสูงสุดของอุณหภูมิที่แตกต่างกันที่อยู่นอกสเปกตรัมที่มองเห็นได้ด้วยสายตาในช่วงของรังสีอินฟราเรดสำหรับไส้หลอดที่ทำจากแร่ทังสเตน (แร่วุลเฟรม)

อุณหภูมิของสีที่ไส้หลอดปล่อยออกมาเมื่อทำงานคือ 3,000⁰ K และ มากกว่า 3 ใน 4 ของพลังงานที่แผ่ออกมา ช่วงอินฟราเรดอยู่รูปแบบของความร้อน ความร้อนไม่ได้เป็นอะไรไปมากกว่าแสงอินฟราเรด

อุณหภูมิสีที่สูงขึ้นจากไส้หลอดไฟทังสเตนไม่สามารถนำไปใช้ได้เพราะว่าจุดหลอมละลายของวุลแฟรมอยู่ที่ประมาณ 3,500⁰K เพิ่มอุณหภูมิสีให้มากกว่า 2,800⁰K แล้วอายุการใช้งานของหลอดไฟทังสเตนลงจะลดลงมามาก

ในโลกที่เต็มไปด้วยทังสเตนในปัจจุบัน อากาศจะถูกสกัดออกจากภายในหลอดเพื่อที่จะลดโอกาสการเผาไหม้ของไส้หลอดไฟ หลอดไฟทังสเตนเหมาะสำหรับกล้องแบบขาวดำ

ปัญหาระบบกล้องวงจรปิด

เนื่องจากมันไวต่อรังสีอินฟราเรดมากกว่า กล้องแบบที่มีภาพเป็นสีจะต้องชดเชยแสงโทนเหลือง/แดงที่ถูกสร้างขึ้นมาด้วยอุณหภูมิสี 2,800⁰ K หลอดกลมเหล่านี้มักจะพบได้ในบ้านเรือน

เพื่อการทดสอบกล้องที่แม่นยำ มีบ่อยครั้งที่จะระบุให้ใช้หลอดไฟมีอุณหภูมิสีประมาณ 3,200⁰K ในการทดสอบ หลอดไฟดังกล่าวสามารถหาซื้อได้จากร้านขายอุปกรณ์ถ่ายภาพ แต่ก็มีกฏพื้นฐานที่นำมาใช้ในการคำนวนหาอุณหภูมิสี และ ค่าลูเมนที่ถูกสร้างขึ้นจากหลอดไฟได้

 

 

 

หลอดทังสเตนสำหรับการถ่ายรูปโดยทั่วไปมีอุภูมิสีที่ 3,200⁰K

1. หลอดทังสเตน 500 วัตต์ => 3,200⁰K (ประมาณ 27 ลูเมน/วัตต์)
2. หลอดทังสเตน 200 วัตต์ => 2,980⁰K (ประมาณ 17.5 ลูเมน/วัตต์)
3. หลอดทังสเตน 75 วัตต์   => 2,820⁰K (ประมาณ 15.4 ลูเมน/วัตต์)

 

เป็นที่รู้กันว่าแสงไฟจากหลอดทังสเตนจะทำให้รูปภาพที่ถ่ายออกมามีโทนสีเหลือง เพื่อที่จะชดเชยเรื่องดังกล่าวฟิลเตอร์สีน้ำเงิน(สีตรงข้ามของสีเหลือง) จะถูกนำมาใส่ในเลนส์ของกล้อง กล้องไฟฟ้ากล้องวงจรปิด และ TV) จะปรับแสงสีเหลืองด้วยการเปลี่ยนข้อมูล

การผสมกันแม่สีด้วยเปอร์เซ็นต์ที่แน่นอน กล้องวงจรปิด ส่วนมาก และ มีระบบ White balance (AWB) ที่จะทำการปรับอุณหภูมิของสีโดยอัตโนมัติตั้งแต่เปิดใช้งานกล้อง และ เห็นพื้นที่สีขาวมากกว่าสีอื่นๆ

กล้องที่มีคุณภาพสูงจะสามารถปรับ white balance “ได้ทันที” โดยที่ไม่ต้องเปิดปิดกล้อง white balance ส่วนใหญ่จะอ้างอิงถึงระบบที่ทำให้ภาพเป็นปกติโดยอัตโนมัติ

เมื่อทำกล้องทำการจับภาพได้ หรือ automatic tracking white (ATW) และ มันมีประโยชน์มากโดยเฉพาะเวลาที่ต้องทำการแพน (pan)/ทำให้เอียง (tilt)/ซูม (zoom) หรือ

ที่เรียกรวมกันว่าการ PTZ กล้องเพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ ซึ่งอาจจะเป็นพื้นที่ที่มีหลอดไฟทังสเตน หรือ หลอดไฟนีออน

 

คุณสมบัติทางสเปกตรัมของวัตถุดำ (black body)ที่อุณหภูมิสีต่างๆ

 

พระอาทิตย์เป็นแหล่งต้นกำเนิดของแสงในธรรมชาติที่มีอูณหภูมิทางกายภาพสูงมาก แต่อุณหภูมิสีที่เทียบเท่ากันบนพื้นผิวโลกจะเปลี่ยนไปตลอด

 

โดยขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวัน และ สภาพอากาศ นี่เป็นเพราะว่าการสะท้อน และ การหักเหของแสงผ่านชั้นบรรยากาศของโลก ซึ่งข้อมูลที่แสดงอยู่บนตารางอุณหภูมิสีจาก

แหล่งต้นกำเนิดแสงที่แตกต่างกันออกไปในหน้าต่อไป ในวันที่ท้องฟ้าโปร่งตอนเที่ยง อุณหภูมิสีจะขึ้นสูงถึง 20,000⁰K ในขณะที่วันที่มีเมฆมากมันจะลดลงมาที่เกือบ 6,000⁰K

นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมรูปภาพที่ถ่ายออกมาตอนพระอาทิตย์ตกถึงมีสีออกแดงๆ ยิ่งอุณหภูมิลดลงมากเท่าไหร่ รูปจะยิ่งเป็นสีแดงมากขึ้นเท่านั้น และ ถ้าอุณหภูมิสีสูงมากขึ้นเท่าไหร่ รูปที่ได้จะออกมาเป็นรูปโทนสีน้ำเงินมากขึ้นเท่านั้น

ต้นกำเนิดของแสงที่มนุษย์ประดิษฐ์ขึ้นมาจะมีอุณหภูมิสีที่แตกต่างกันโดยขึ้นอยู่กับแหล่งที่มา สูตรที่เคยพูดถึง (สูตรที่ 29) จะนำมาใช้ได้กับเฉพาะแหล่งที่มาของความร้อนเท่านั้น

ซึ่งจะเป็นแหล่งที่มาของแสงเมื่อโลหะถูกทำให้มีอุณหภูมิที่สูง แต่ทว่าถ้าแก๊สเป็นแหล่งกำเนิดของแสง ซึ่งมันมีธรรมชาติในการกำเนิดของแสงที่แตกต่างออกไป

ยกตัวอย่างเช่น หลอดนีออน หรือ หลอดไฟไอปรอท การสร้างแสงด้วยการปล่อยสนาม คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ไปยังแก๊ส อะตอนจะถูกกระตุ้น

เมื่อได้รับพลังงานเพียงพอต่อการทำให้เกิดปฏิกิริยาบางอย่าง และ พลังงานที่ได้จะถูกปล่อยออกมาในรูปแบบของแสง

แสงที่ได้ออกมานั้นจะมีลักษณะเป็นแบบไม่ต่อเนื่องเพราะพฤติกรรมควอนตัมของอะตอม ตำแหน่งของความยาวคลื่นจะขึ้นอยู่กับแก๊สที่ใช้

แท่งแก้วบางชนิดที่ถูกเคลือบภายในด้วยผงฟลูออเรสเซนต์จะถูกนำมาใช้กับแก๊สที่อาจจะดูดซึมความยาวคลื่นหลักช่วงหนึ่ง และ สร้างความยาวคลื่นสเปกตรัมที่มองเห็นได้อย่างต่อเนื่อง

 

แหล่งของแก๊สยังสามาถอธิบายได้ด้วยอุณหภูมิสีของมัน ซึ่งในกรณีนี้เราจะใช้ correlational color temperature

 

คุณสมบัติทางสเปกตรัมของวัตถุดำ (black body)ที่อุณหภูมิสีต่างๆ

 

เพื่อจุดประสงค์ในการสร้างจุดอ้างอิง และ สร้างสีที่ถูกต้อง มาตรฐานของสีขาวได้ถูกกำหนดขึ้นมา มีบางความหมาย (มาตรฐาน) ที่ได้ถูกนำไปใช้ในทางปฏิบัติ มาตรฐานแหล่งที่มาของแสงสีขาวเหล่านี้ถูกตั้งชื่อให้ว่า A, B ,C, D₆₅₀₀ และ W

แหล่งที่มาของแสง A เป็นมาตรฐานทางธรรมชาติมากที่สุดเนื่องจากมันเป็นตัวแทนของหลอดไฟทังสเตน (วุลแฟรม) ที่เต็มไปด้วยแก๊สที่ทำชะลอการเผาของไส้หลอด

นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมมาตรฐานที่พัฒนาขึ้นมาหลังจากนี้ส่วนใหญ่จะพัฒนามาจากแหล่ง A ผู้เขียนเคยพูดไว้ว่าในอุณหภูมิหนึ่งที่แน่นอน คุณสมบัติของแสงจากวุลแฟรมจะทับซ้อนกับรังสีจากวัตถุดำ

จึงหมายความว่าสเปกตรัมของแสงจากแหล่ง A ในอุณหภูมินั้นสามารถแทนได้ด้วยรายละเอียดเพียงอย่างเดียว นั่นก็คืออุณหภูมิ ซึ่งจะเท่ากับอุณหภูมิของวัตถุดำ

เพื่อให้เจาะจงมากขึ้น อุณหภูมิจริงของวุลแฟรม และ วัตถุดำที่ทำให้สเปกตรัมของพวกมันจะเหมือนกันนั้นไม่เท่ากัน วัตถุดำจะร้อนกว่าประมาณ 50⁰K

คุณสมบัติทางสเปกตรัมของแหล่งมาตรฐาน A ได้ถูกกำหนดที่อุณหภูมิสี 2,854⁰K ในขณะที่ไส้หลอดจริงจะมีอุณหภูมิประมาณ 2,800⁰K นี่เป็นความแตกต่างที่ไม่สำคัญ

แต่ทว่าการประมาณทางทฤษฏีก็สมเหตุสมผล และ ได้รับการยอมรับให้เป็นปัจจัยเชิงพรรณาสำหรับอุณหภูมิสีของแหล่งกำเนิดแสง

พลังงานทางสเปกตรัมที่กระจายตัวอยู่ตามแหล่งของแสงต่างๆ

 

มาตรฐานแหล่งของแสงแบบ B จะเป็นแสงที่แผ่กระจายแสงสีขาวออกมาในทุกทิศทางในรูปแบบที่คล้ายกับแสงอาทิตย์ตอนเที่ยง แหล่งของแสง B สามารถได้มาโดยการกรองแสงจากแหล่งประเภท A ผ่านฟิลเตอร์แสงแบบพิเศษ

ในทำนองเดียวกัน ถ้าใช้ฟิลเตอร์แสงอีกประเภท เราจะได้มาตรฐานแหล่งกำเนิดของแสง C คุณสมบัติของแหล่ง B และ C ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยอุณหภูมิสีของวัตถุดำเหมือนกับแผนภาพข้างบน

แต่ทว่าถ้าสีของวัตถุดำดูคล้ายคลึงกับแหล่งกำเนิดแสง B หรือ C เราจะใช้ correlational color temperature ดังนั้นอุณหภูมิของแหล่งของแสง B อยู่ที่ 4,880⁰K และ แหล่งกำเนิดแสง C อยู่ที่ 6,740⁰K

หน่วยงาน International Committee for Light (CIE) ได้ทำการแนะนำมาตรฐานของต้นกำเนิด ของแสงใหม่ในปีค.ศ. 1965 ที่ให้อุณหภูมิสีของแสงพระอาทิตย์ในช่วงกลางวันโดยเฉลี่ยเป็นมาตรฐาน D

โดยอุณหภูมิสีของแสงตามมาตรฐาน D อยู่ที่ 6,500⁰K ดังนั้นมาตรฐานจึงมีชื่อว่า D₆₅₀₀ แหล่งของแสงนี้ไม่สามารถได้มาของด้วยการปรับแหล่งของแสงแบบ A

แต่เนื่องจากคุณสมบัติทางสเปกตรัมมีความคล้ายคลึงกับแหล่งที่มาทางกายภาพอื่นๆ เช่นในกรณีที่มีส่วนผสมของฟอสฟอรัสที่ใช้เคลือบหลอดของจอ CRT แบบสี

ข้อเท็จจริงที่สำคัญอีกอย่างนั่นก็คือ D₆₅₀₀ มักจะถูกใช้เป็นจุดอ้างอิงสำหรับหน้าจอแบบสี

 

 

ท้ายที่สุด มีแหล่งที่มาของแสงที่เป็นแหล่งลวงที่เป็นการแจกแจงพลังงานรังสีแบบสม่ำเสมอ ซึ่งดูเหมือนเป็นเส้นราบแนวนอน มีจุดประสงค์เพื่อใช้ในการคำนวนเท่านั้น และ

รหัสของแหล่งที่มาของแสงแบบนี้คือ W สายตาของมนุษย์จะปรับตัวตามความแตกต่างของอุณหภูมิได้ง่าย และ สมองของเราจะชดเชยสีที่ต่างกันเนื่องจากแหล่งที่มาของแสงที่ไม่เหมือนกันโดยอัตโนมัติ

สำหรับฟิล์มที่มีอัตราความเร็วสูง, หลอด และ ชิป CCD ของกล้องจะทำงานแตกต่างกันเล็กน้อย เมื่อใช้กล้องฟิล์ม ฟิล์มพิเศษ หรือ ฟิลเตอร์กล้องจะถูกนำมาใช้ถ้าต้องการแก้ไขอุณหภูมิสีของภาพ

สำหรับกล้อง TV จะมีระบบอิเล็กทรอนิกส์จัดการให้ ซึ่งสามารถ สั่งการด้วยมือ หรือ ให้ระบบทำให้โดยอัตโนมัติได้

ท้ายที่สุดแล้ว อย่างที่ได้บอกไปก่อนหน้านี้ว่าอย่าลืมที่จะคำนึงถึงอุณหภูมิสีบนหน้าจอ หน้าจอ CRT ส่วนใหญ่จะอยู่ที่ 6,500⁰K แต่ก็มีบางตัวที่อุณหภูมิสูงกว่า 9,300⁰K หรือ ต่ำกว่า 5,600⁰K

 

Related link :  รั้วไฟฟ้ากันขโมย   สัญญาณกันขโมยไร้สาย