پیکسل چیست و رنگ‌ها در نمایشگرها چگونه تولید می‌شوند؟

پیکسل، به کوچکترین واحد تصویر معروف است. در خرید تلویزیون و مانیتور، حتما با عبارت پیکسل و پیکسل سوخته مواجه شده‌اید. در این نوشته کمی دقیق تر به ساختار پیکسل، و نحوه‌ی تولید تصویر بوسیله‌ی آن نگاه می‌کنیم.
چرا سیب قرمز به نظر می‌رسد؟ به طور معمول، ما فکر می کنیم رنگ یک جسم بدون تغییر و ثابت است. رنگ ظاهری یک جسم، به رنگ بازتاب شده از آن دیده می‌شود. سیب، همه‌ی رنگ های موجود در نور را جذب میکند؛ به جز رنگ قرمز را که بازتاب می‌دهد. بازتاب رنگ قرمز از سطح سیب، دلیل دیده شدن آن به این رنگ است. اگر در نوری که در آن سیب را می‌بینیم، طیف رنگ قرمز وجود نداشته باشد (مانند منبع نور آبی)، سیب سیاه و کدر دیده می‌شود.

فهرست مطالب

طیف رنگی

هر پرتوی نور طیفی از رنگ ها و طول موج های مختلف است. نور سفید، معمولا ترکیبی از تمام رنگ هاست. سردی و گرمی نور، به طیف نور و شدت هر رنگ موجود در آن بستگی دارد.

چرا رنگ ها را متفاوت می بینیم؟

اینکه ما رنگ ها را چگونه می بینیم به دو عامل بستگی دارد:

  • نوری که جسم جذب می کند: گفتیم نور سفید از رنگ های مختلف ایجاد شده است. زمانی که نور به جسم می‌تابد، جسم بخشی از رنگ ها را جذب میکند، و بخشی را بازتاب میکند. نور بازتاب شده به چشم ما میرسد و ما جسم را با همان رنگ میبینیم. مثلا یک جسم سیاه تمام رنگ ها را تا حد زیادی جذب می کند و بازتاب بسیار کمی دارد. سفید تقریبا هیچ نوری را جذب نکرده و همه را بازتاب می دهد.سیب سرخ، تمام رنگ ها به جز طیف قرمز را جذب میکند. عینک آفتابی علاوه بر اینکه مقداری از نور را جذب میکند، اشعه ی مضر فرابنفش را نیز بازتاب میکند.
  • تاثیر منبع نوری: طیف رنگ های موجود در منبع نوری، تاثیر زیادی در رنگ دیده شده دارد. اگر منیع نور، طیف آبی کمی داشته باشد، اجسام آبی در زیر نور آن تیره و بی جان به چشم می آیند.

پیکسل

تعریف کلی

در تصاویر دیجیتالی، به کوچکترین واحد تشکیل دهنده ی تصویر پیکسل گفته میشود. واژه ی پیکسل کاربرد عام دارد و در هر صنعت تعریف دقیق خود را دارد.

پیکسل در نمایشگرهای امروزی (تلویزیون، مانیتور، موبایل و …)

در نمایشگر‌ها، هر پیکسل میتواند مستقل از دیگر پیکسل ها رنگ و روشنایی خود را عوض کند. جایگاه پیکسل‌ها نسبت به یکدیگر ثابت است و هر پیکسل میتواند تنها یک رنگ در هر لحظه داشته باشد. فیلم ها و تصاویر دیجیتال هم از پیکسل تشکیل شده اند. پردازنده ی دستگاه نقاط تصویر را به بخش های مختلف -مطابق با آرایش پیکسل ها- تقسیم میکند. سپس رنگ هر پیکسل را با توجه به رنگ نقطه ی تصویر در آن ناحیه تغییر میدهد. طبعا هر چه تعداد نقاط و پیکسل ها بیشتر باشد، تصویر دقیق تری تولید میشود.

در نمایشگر ها، پیکسل کوچکترین واحدی ست که توانایی تغییر روشنایی و رنگ خود را مستقل از بقیه ی اجزا دارد. اندازه و ابعاد هر پیکسل، نحوه ی چینش آنها، حداکثر میزان روشنایی و تاریکی، تعداد رنگ قابل ایجاد، دقت در ایجاد رنگ ها و سرعت تعویض رنگ ها همگی به فناوری شرکت سازنده ی نمایشگر بستگی دارد.

تولید تصویر پیکسل

گفتیم هر پیکسل باید بتواند درجات مختلف روشنایی و رنگ را تولید کنند. نحوه ی تولید نور با مشخصات مورد نظر (از نظر رنگ نور و شدت آن)، به تکنولوژی به کار رفته در نمایشگر بستگی دارد.
پیکسل باید توانایی تغییر رنگ و تغییر شدت روشنایی را داشته باشد. از آنجایی که هر پیکسلی توانایی تولید نور ندارد؛ و هیچ پیکسلی نمیتواند تمام رنگ ها را تولید کند، تولید نور و تولید رنگ احتیاج به فناوری های جداگانه دارد.

روشنایی پیکسل

منبع نور در پشت پیکسل

در این دسته از نمایشگر ها، پیکسل نوری تولید نمی‌کند. نور پس زمینه‌ی دستگاه منبع نور تمام پیکسل هاست. نور پس زمینه، نوری سفید است که بسته به فناوری دستگاه میتواند ال ای دی (LED)، لامپ مهتابی (CCFL) و غیره باشد. پیکسل، بین نور پس زمینه و چشم ما قرار دارد و نور را فیلتر میکند تا به میزان مورد نظر کاهش پیدا کند (در نمایشگرهای کریستال مایع یا LCD شدت نور عبور کرده با اعمال ولتاژ به کریستال مایع تغییر میکند). نمایشگر های LCD و LED در این دسته قرار دارند.

منبع نور خود پیکسل

در این تکنولوژی ها، هر پیکسل مانند لامپ، نور هر نقطه را تولید میکند. در این فناوری نیازی به نور پس زمینه نیست و با تغییر ولتاژ، می‌توان شدت نور را تنظیم کرد. نمایشگرهای OLED و پلاسما در این بخش قرار میگیرند.

هر چند پیکسل ها برای شدت نور و روشنایی صفحه از فناوری های متفاوت بهره میبرند، ولی اکثرا از روش یکسانی برای تولید رنگ های مختلف استفاده میکنند.

تولید رنگ

برای تولید رنگ های مختلف، هر پیکسل از سه فیلتر رنگی قرمز، سبز و آبی با فاصله ی بسیار کم تشکیل شده است. نور پس زمینه با گذشتن از این فیلتر ها، به این سه رنگ تفکیک میشود. هر رنگ می‌تواند از نظر روشنایی متفاوت باشد. ترکیب این سه رنگ با روشنایی های مختلف، میتواند طیف وسیعی از رنگ ها را ایجاد کند. به هرکدام از این فیلتر ها، ساب پیکسل نیز میگویند. مثلا برای تولید رنگ سفید، ساب پیکسل های آبی، سبز و قرمز در روشن ترین حالت قرار میگیرند. برای خاکستری کافیست شدت نور عبوری از هر ساب پیکسل را کاهش دهیم (همگی به یک اندازه) و برای تولید رنگ زرد، نور عبوری از ساب پیکسل آبی را به صفر می‌رسانیم، و تنها ساب پیکسل قرمز و سبز نور را عبور میدهند.

ساب پیکسل (Subpixel)

مستقل از نحوه ی تولید نور، تقریبا تمام نمایشگرهای مدرن از سه رنگ قرمز، سبز و آبی (RGB) برای تولید رنگ ها استفاده میکنند. روشنایی هر ساب پیکسل مستقل از دیگر ساب پیکسل هاست. با ترکیب نور ساب پیکسل ها، هر پیکسل میتواند رنگ و نور جداگانه ی خود را داشته باشد.
شاید اصطلاح عمق رنگ (Color Depth) تصویر را شنیده باشید. هر ساب پیکسل در اکثر تلویزیون‌ها و نمایشگرهای امروزی، دارای ۲۵۶ سطح نوری متفاوت است. یعنی یک پیکسل (ترکیب ۳ ساب‌پیکسل) توانایی بیش از شانزده میلیون رنگ (۲۵۶ ×۲۵۶ × ۲۵۶) را دارد. هرچند این عدد بزرگی است، ولی از هر رنگ تنها ۲۵۶ سایه وجود دارد.
نحوه ی چینش ساب پیکسل ها با تکنولوژی های مختلف تغییر میکند. در LCD ها ردیف های موازی RGB معمول است؛ در حالی که در تلویزیون ها و نمایشگر های OLED چینش های دیگر هم استفاده میشود.

تشکیل تصویر از پیکسل ها

تصویر های دیجیتال، از پیکسل تشکیل شده اند. اگر تعداد پیکسل های تصویر با پیکسل های نمایشگر برابر باشد، کار راحت تر است. کافی ست رنگ هر پیکسل در نمایشگر را به رنگ پیکسل متناظر در تصویر تبدیل کنیم.
اگر تعداد پیکسل ها تفاوت کند، کار کمی دشوار میشود. اگر پیکسل های تصویر کمتر باشد، پیکسل های دور تصویر خاموش می‌مانند. اگر بخواهیم تصویر کل صفحه را بگیرد، یا پیکسل های تصویر بیشتر باشد، نیاز است فرآیندهای پیچیده تر روی تصویر انجام بگیرد و تا برای نقش روی صفحه آماده شود. شرکت های مختلف، الگوریتم های جدید و پیچیده برای حفظ کیفیت تصاویر پس از انجام فرآیند ها و بهینه سازی آن تولید میکنند. تلویزیون های سونی، سامسونگ و ال جی از پرچم داران این تکنولوژی هستند.
استفاده از ساب‌پیکسل برای ایجاد تصاویر:
از آنجا که ساب‌پیکسل ها در یک ردیف تکرار می‌شوند و هر سه ساب‌پیکسل کنار هم، رنگ تکراری ندارند، می‌توان برای بهبود کیفیت تصویر، خواناتر شدن متن و استفاده ی بهتر از فضای نمایشگر، تصاویر را با ساب‌پیکسل ها ساخت. (Subpixel Rendering)
این روش اکثرا در کامپیوتر ها مورد استفاده قرار میگیرد و غالبا باعث افزایش تفکیک پذیری نوشته ها میشود

تلویزیون‌ها مستقل از شرکت سازنده‌ی آنها دارای ساختار و بردهای مشابهی هستند. لذا این مطالب درباره‌ی تلویزیون‌های سونی، سامسونگ، ال‌جی و … صدق می‌کند.

در صورتی که برد مین تلویزیون شما دچار مشکل شده، حتما دستگاه خود را به متخصصین مجرب بسپارید. باز کردن دستگاه توسط افراد ناآشنا، ممکن است صدمات بیشتری به دستگاه وارد کند.

همین الان تماس بگیرید!

مشاوره و اعلام هزینه‌ی تعمیر تلویزیون تنها با یک کلیک!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *