đồ án kĩ thuật truyền hình

§Ị tµi tèt nghiƯp Trêng §HBK Hµ Néi lêi nãi đầu Ngày kỹ thuật truyền hình đà trở thành phơng tiện thông tin đại chúng thiếu đợc quốc gia - nh nớc ta hệ thống thu, phát hình đà đợc phát triển rộng khắp đáp ứng nhu cầu thông tin nâng cao trình độ dân trí Với tính u việt, hệ thống truyền hình ngày phát triển không ngừng từ truyền hình đen trắng đến truyền hình màu Thế giới đà phát triển công nghệ thông tin đa ngêi cËp nhËt c¸c sù tiÕn bé cđa khoa học kỹ thuật, sáng tạo ngời phát minh Nhận thức đợc cần thiết ngành truyền hình nhu cầu xà hội Trải qua trình học tập rèn luyện, tích luỹ kiến thức, khoá học kết thúc, đà chọn đề tài môn Truyền hình màu, song thấy môn môn khó Trong trình học nhiều vấn đề cha hiểu rõ xin đăng ký đề tài để đợc nghiên cứu vấn đề sâu truyền hình màu Trong sách tất phần mà đà làm dới hớng dẫn thầy Tạ Quang Đởn Hà Nội, tháng năm 2004 Sinh viên Lơng Thị Thanh Sinh viên thực hiện: Lơng Thị Thanh Trang -1 - Đề tài tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Phần I Tổng quan truyền hình mầu Chơng I: Hệ thống truyền hình I Đặc điểm tín hiệu hình hình dạng tín hiệu hình: Tín hiệu hình tín hiệu đơn cực tính, độ chói ảnh có trị số dơng, biến đổi từ không đến trị số dơng cực đại Nếu ứng với điểm trắng ảnh, tín hiệu có trị số điện áp lớn nhất; ứng với điểm đen, tín hiệu có điện áp nhỏ (trị số đại số) gọi cực tính dơng Ngợc lại, ta gọi cực tính âm Tín hiệu hình có chứa thành phần chiều (trị trung bình) Trị trung bình tín hiệu dòng tỷ lệ với độ chói trung bình dòng Trị trung bình tín hiệu ảnh tỷ lệ với độ chói trung bình ảnh Trong trình chuyển đổi, tín hiệu hình bị ngắt quÃng qua dòng Tia điện tử làm nhiệm vụ chuyển đổi ảnh quang thành tín hiệu điện quét lên bia thành dòng, hết dòng tia đợc trở lại đầu dòng để quét dòng Do đó, chu kỳ quét đợc chia làm hai phần: + Phần quét thuận: Tia điện tử có tác dụng chuyển đổi ảnh thành tín hiệu điện + Phần quét ngợc: Là phần thời gian tia điện tử từ cuối dòng quay vềđầu dòng để chuẩn bị quét dòng Trong khoảng thời gian quét ngợc, tín hiệu không mang tin tức ảnh nên đợc dùng để truyền xung tắt dòng Xung tắt dòng có tác dụng tắt tia điện tử ống tia thời gian quét ngợc Phổ tín hiệu hình: Phổ tín hiệu hình đợc minh hoạ 1.2 Tần phổ tín hiệu hình phổ gián đoạn, gồm hài tần số mặt nhóm phổ quanh hài tần số dòng, hài cao biên độ bé fv fH 2fv fH-fv fH+fv Sinh viên thực hiện: Lơng Thị Thanh 2fv 2fH+nfv Trang -2 - Hình 1.2: Phổ tín hiệu hình Đề tài tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội 3fv nfv 3fH fH+nfv Đặc điểm phổ tín hiệu hình nhóm phổ hai tần số dòng tồn khoảng trống Có thể lợi dụng khoảng trống để truyền tín hiệu khác Trờng hợp hai tín hiệu cã cÊu tróc phỉ nh nhau, nÕu bè trÝ cho c¸c nhãm phỉ cđa tÝn hiƯu thø hai n»m vào khoảng trống nhóm phổ tín hiệu thứ nhất, truyền hai tín hiệu kênh thông tin sau tách chúng đợc Tính chất đợc ứng dụng truyền hình màu, phổ tín hiệu tín hiệu màu đợc đặt vào khoảng trống phổ tín hiệu chói Trong hệ thống truyền hình đo lờng lợi dụng khoảng để truyền tín hiệu kiểm tra Sinh viên thực hiện: Lơng Thị Thanh Trang -3 - Đề tài tốt nghiệp II Trờng ĐHBK Hà Nội Hệ thống truyền hình màu Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu: CAMERA ống phát MAY PHAT Bộ khuếch đại Xử lý Bộ điều chế Bộ khuếch đại Video Hình ảnh cần truyền Bộ tạo Bộ tạọ sóng mang xung quét Bộ tạo xung đồng An ten Thu ống thu hình Video Bộ tách sóng Bộ khuếch đại Hình 1.3 : Sơ đồ khối hệ thống truyền hình Khối phát: Đồng Bộ tạo xung quét Hình ảnh cần truyền qua camera truyền hình màu đợc biến đổi thành tín hiệu màu ER, EG, EB nh hình 1.3 Các tín hiệu màu đợc đa qua mạch hiệu chỉnh gamma, mạch sử dụng để bù méo gamma ống thu phía bên thu gây lên Các tín hiệu đà bù méo E 'R, E'G, E'B đợc đa vào mạch ma trận tạo tín hiệu chói E 'Y vµ hai tÝn hiƯu mang mµu S 1, S2 Các tín hiệu S1 S2 điều chế dao động tần số mang phụ tạo tín hiệu mang màu cao tần Uc Trong cộng, tín hiệu E 'Y Uc đợc trộn với để trở thành tín hiệu truyền hình màu tổng hợp EM = E'Y + Ec Tín hiệu EM đợc truyền đến bên thu cáp, hệ thống viba máy thu phát vô tuyến điện Quá trình biến đổi tín hiệu màu ER, EG, EB thành tín hiệu truyền hình màu tổng hợp EM gọi trình mà hoá tín hiệu màu Khối thu: Phía bên thu, từ tín hiệu EM nhận đợc(sau tách sóng video) biến đổi thành tín hiệu màu E'R, E'G, E'B Quá trình biến đổi ngợc gọi trình giải mà tín hiệu màu Quá trình giải mà thực phần tần số video máy thu hình màu Tín hiệu truyền hình màu tổng hợp E M nhận đợc sau tách sóng đợc lọc thµnh tÝn hiƯu chãi E'Y vµ tÝn hiƯu mang mµu cao tần Ec Sau tách sóng màu, ta thu đợc tín hiệu mang màu S1 S2, tín hiệu hiệu số màu Nhờ có mạch ma trËn, tõ tÝn hiƯu E 'Y, S1, S2 t¹o tín hiệu mang màu E'R, E'G, E'B( tÝn hiÖu E'R - E'Y, E'G - E'Y , E'B - E'Y) Phần tử cuối hệ thống ống thu, biến đổi tín hiệu màu thành hình ảnh phức tạp Sinh viên thực hiện: Lơng Thị Thanh Trang -4 - Đề tài tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội III Phơng pháp tạo màu: ánh sáng màu sắc: Sóng vô Tia hồng tuyến điện ngoại ánh sáng 3,8 x 1014 Tia tử ngoại Các sóng vũ trụ phóng xạ 7,8x1014 f(Hz) Bảy màu phổ ánh sáng: 380 Tím lam lơ lục vàng 430 480 530 580 630 cam 680 ®á 730 780 nm=10-9m Hình 1.4: Màu phổ ánh sáng ánh sáng sóng điện từ có tần số nằm khoảng 3,8.10 14 đến c = f nằm dải phổ 380.10-9m đến 7,8.1014Hz Bớc sóng ánh sáng -9 780.10 m Nếu xét dải phổ ánh sáng mắt ngời cảm nhận đợc máu ánh sáng khác ứng với bớc sóng khác gọi bảy màu phổ: đỏ, da cam, vàng, lục, lơ, lam, tím Màu trắng hỗn hợp màu nói ánh sáng thờng chia thành ánh sáng đơn sắc ấnh sáng phức hợp + ánh sáng đơn sắc sóng điện từ chứa bớc sóng xác định song thực tế xen nh xạ có dải tần hẹp ánh sáng đơn sắc, laser xem ví dụ nguồn xạ ánh sáng đơn sắc nhân tạo + ánh sáng phức hợp tập hợp nhiều ánh snág đơn sắc, đợc đặc trng phân bố lợng theo tần số, nghĩa đặc tính phổ Chọn ba màu bản: Tổ hợp ba màu ba màu chúng thoả mÃn yêu cầu: ba màu độc lập tuyến tính, nghĩa trộn hai màu ba màu ®iỊu kiƯn bÊt kú, theo tû lƯ bÊt kú tạo màu thứ ba Đồng thời đem ba màu trộn với theo tỷ lệ khác cho hầu hết màu thiên nhiên Ba màu là: + Màu đỏ (Red), ký hiệu R, có bíc sãng λ R=700nm + Mµu lơc (Green), ký hiƯu lµ G, cã bíc sãng λ G=546,8nm + Mµu lam (Blue), ký hiƯu lµ B, cã bíc sãng λ B=435,8nm Đó màu quang phổ Bớc sóng màu vạch phổ có phổ xạ thuỷ ngân Mỗi màu có màu phụ tơng ứng, mà quy trộn với màu tạo màu trắn Màu phụ màu đỏ màu lơ, màu phụ cđa mµu lơc lµ mµu mËn chÝn vµ mµu phơ cđa mµu lam lµ mµu vµng Trén mµu: Sinh viên thực hiện: Lơng Thị Thanh Trang -5 - Đề tài tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Để có đợc màu sắc thích hợp có hai phơng pháp trộn màu Đó phơng pháp trừ phơng pháp cộng + Phơng pháp trộn quang học (phơng pháp cộng): Phơng pháp dựa khả tổng hợp màu có số xạ màu sắc khác tác dụng đồng thời vào mắt tạo đợc màu Sắc độ màu phụ thuộc tỷ lệ công suất xạ thành phần Vàng R Lục Nguồn sáng G Đỏ Trắng Lam B Hình 1.5: Trộn theo phơng pháp cộng quang học Tím Mận Khi đồng thời lần lợt rọi hai số chùm sáng màu đỏ, màu lục, màu lam, có cờng độ sáng thay đổi đợc lên mặt phẳng phản xạ khuếch tán hoàn toàn, thay đổi cờng độ chùm ánh sáng màu sắc mặt phẳng thay đổi, hình - Trờng hợp rọi chùm ánh sáng đỏ, lục, lam lên đòi hỏi tần số thay đổi nguồn rọi sáng cao tần số nhấp nháy tới hạn để tợng chớp màu Màu mận đợc phụ thuộc cờng độ thời gian rọi nguồn sáng +Phơng pháp trừ: Để tạo thành màu mới, cách cộng màu đơn sắc, ngời ta dùng phơng pháp lọc cắt bỏ bớt số màu từ ánh sáng trắng Cho ánh sáng trắng qua số môi trờng hấp thụ phản xạ có tính chọn liên tiếp đờng lan truyền sóng ta thu đợc màu sắc định ánh sáng ban đầu ánh sáng trắng, có phổ tần liên tục để có khả đảm bảo tạo đợc màu sắc sau trình hấp thụ Ví dụ, cho ánh sáng mặt trời qua kính có khả hấp thụ màu lam ta có ánh sáng màu vàng, qua thêm lọc cắt bỏ màu đỏ ta có màu lục Phơng pháp nói phơng pháp trừ màu, thờng đợc dùng kỹ thuật điện ảnh phim màu Đặc biệt phơng pháp trừ độ chói màu đợc tạo nhỏ độ chói màu trắng ban đầu Nguyên tắc truyền ba màu bản: Để kết hợp truyền hình màu truyền hình đen trắng ngời ta không truyền trực tiếp ba tín hiệu màu sang phía thu mà truyền tín hiệu hiệu màu Tức lấy tín hiệu màu trừ tín hiệu chói, làm nh giảm đợc nhiễu màu lên ảnh đen trắng Vì ảnh màu trắng tín hiệu màu Dạng tín hiệu hiệu màu đợc tính theo biểu thức sau: ER - EY = 0,7 ER - 0,59 EG - 0,11 EB EG - EY = 0,3 ER - 0,41 EG - 0,11 EB EB - EY = 0,3 ER - 0,59 EG - 0,89 EB IV tín hiệu truyền hình mầu Tín hiệu truyền hình mầu đầy đủ gồm tín hiệu hệ truyền hình mầu NTSC, PAL tín hiệu hệ SECAM: - Tín hiệu hình EY Sinh viên thực hiện: Lơng Thị Thanh Trang -6 - Đề tài tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội - TÝn hiƯu tiÕng - TÝn hiƯu ®ång bé ngang - Tín hiệu đồng dọc - Tín hiệu hiệu màu ER - Y - TÝn hiƯu hiƯu mµu EB - Y - Đồng màu - Bảo vệ màu (SECAM) * Chức loại tín hiệu: - Tín hiệu hình EY:( hay gọi tín hiệu chói EY = 0,3 ER + 0,59 EG +0,11 EB) cã chøc để khôi phục ảnh đen trắng máy thu hình đen trắng Hơn tín hiệu phản ánh phân bố độ chói ảnh màu phản ánh phân bố độ chói theo không gian ảnh truyền ( tức tín hiệu hình hệ truyền hình đen trắng) - Tín hiệu hiệu màu : Dạng tín hiệu hiệu mµu: ER - Y = 0,7 ER - 0,59 EG - 0,11 EB EB - Y = - 0,3 ER - 0,59 EG + 0,89 EB - TÝn hiÖu tiếng: có chức cung cấp nội dung thông tin thoại từ nơi gửi tới nơi nhận + Để cho vị trí phần tử ảnh máy thu hình giống vị trí phần tử ảnh truyền đi, phải đảm bảo quét dòng quét mành máy thu hình hoạt động đồng đồng pha với quét tơng ứng phía phát + Xung đồng dòng có tác dụng đồng đồng pha kết thúc trình thuật quét dòng + Xung đồng mành có tác dụng để đồng đồng pha kết thúc trình thuật quét mành - Đồng màu: chức kênh đồng màu kiểm tra điều khiển chuyển mạch điện tử máy thu hình cho hoạt động đồng pha với chuyển mạch điện tử phía phát Chức thứ hai tạo điện áp tự động tắt kênh màu làm cho mạch nén tín hiệu màu kênh chói tác dụng lúc thu chơng trình truyền hình đen trắng - Bảo vệ màu: Vì pha ban đầu ( lúc mở máy thu hình) trigơ đối xứng ngẫu nhiên dới tác động nhiễu, chuyển mạch điện tử hoạt động sai pha( không đồng pha mạch điện tử phía phát) Lúc đó, tín hiệu màu mang tín hiệu DR đặt lên mạch tách sóng tần số( B - Y) Ngợc lại tín hiệu màu mang tín hiệu DB lại đặt lên mạch tách sóng tần số( R - Y) Điều làm cho màu sắc đợc håi phơc kh«ng trung thùc Trong hƯ SECAM III B tín hiệu đồng màu phía phát truyền tín hiệu bảo vệ màu sang phía thu Tín hiệu bảo vệ màu xếp thềm sau xung tắt dòng có tần số f oR = 4,406 MHz ( dòng truyền tín hiệu DR) fOB = 4,250 MHz ( dòng truyền tÝn hiƯu DB ) NhiƯm vơ cđa nã ®Ĩ ®ång pha cỡng trigơ đối xứng, làm cho chuyển mạch điện tử hoạt động pha tách sóng màu, ảnh màu khôi phục đạt chất lợng tốt Sinh viên thực hiện: Lơng Thị Thanh Trang -7 - Đề tài tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Chơng II Máy thu hình I máy thu hình đen trắng Đặc điểm: Truyền hình hệ thống biến đổi hình ảnh âm kèm theo thành tín hiệu điện, truyền đến máy thu, nơi thực biến đổi tín hiệu thành dạng ban đầu hiển thị lên dới dạng hình ảnh Truyền hình dựa đặc điểm cảm nhận ánh sáng mắt ngời để truyền thông tin cần thiết ánh sáng xạ ®iƯn tõ cã bíc sãng n»m kho¶ng tõ 380 m đến 780 m Thông tin nhìn thấy vật đợc mắt ngời cảm nhận phụ thuộc tính chất phản xạ vật Nh biết, vật thể đợc rọi sáng nguồn sáng, phần ánh sáng bị phản xạ Cờng độ thành phần phổ tia sáng phản xạ phản ánh tính chất phản xạ, chúng xác định độ chói màu vật Hệ thống truyền hình thực xử lý tín hiệu mang thông tin độ chói màu vật ống kính camera chiếu ảnh vật cần truyền lên Catôt quang điện chuyển đổi ảnh - tín hiệu Bộ chuyển đổi chuyển đổi ảnh quang thành tín hiệu điện, tức chuyển đổi lợng ánh sáng thành tín hiệu điện Tín hiệu điện mang tin tức hình ảnh gọi tín hiệu hình hay tín hiệu video Tín hiệu hình đợc khuếch đại, gia công truyền theo kênh thông tin sang phía thu phía thu, tín hiệu hình đợc khuếch đại lên đến mức cần thiết đa đến chuyển đổi tín hiệu-ảnh Bộ chuyển đổi có tác dụng ngợc lại với chuyển đổi phía phát, chuyển đổi tín hiệu hình nhận đợc thành ảnh quang ( chuyển đổi lợng điện thành lợng ánh sáng) Quá trình chuyển đổi tín hiệu thành ảnh quang trình tổng hợp ảnh , hay khôi phục ảnh Dụng cụ để thực chuyển đổi phần tử biến đổi điện - quang, gọi ống thu hình Quá trình chuyển đổi tín hiệu ảnh phải hoàn toàn đồng đồng pha với trình chuyển đổi ảnh -tín hiệu, khôi phục đợc ảnh quang đà truyền Nguyên lý quét: 2.1 Phơng pháp quét liên tục: phơng pháp dòng điện tử bắt đầu quét từ mép trái dòng sang mép phải A quay phía trái, lại mép trái dòng sang mép phải B lại mép trái dòng Sinh viên thực hiện: Lơng Thị Thanh Trang -8 - Đề tài tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Hình 6: Phơng pháp quét liên tục Cứ nh dòng ®iƯn tư qt tõ trªn xng díi cho tíi Z Nh đà kết thúc việc phân tích tổng hợp ảnh Sau tia điện tử quay nhanh mép trái dòng ảnh thứ Quá trình xảy liên tiếp với ảnh thứ 3, thứ với tốc độ lớn 2.2 Phơng pháp quét xen kẽ: Cũng giống phơng pháp quét liên tục chỗ điện tử quét từ xuống dới, từ trái sang phải dòng điện tử quét ngợc đợc xoá Hình 1.7: Phơng pháp quét xen kẽ Điểm khác hai phơng pháp ngòi ta chia ảnh thành hai nửa ảnh (hai mành) thực quét nguyên lý Mỗi ảnh đợc truyền làm hai lợt, lợt đầu truyền tất dòng lẻ (1, 3, ) gọi mành lẻ, lợt hai truyền tất dòng chẵn (2, 4, ) gọi mành chẵn làm ngợc lại II máy thu hình màu Sơ đồ khối: Sinh viên thực hiện: Lơng Thị Thanh Trang -9 - Đề tài tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Tách sóng FM KĐ âm tần Tách sóng lấy t tần tiếng Khuếch lần 2đại trung tần tiếng A.F.T ANT Khối chọn kênh VHF KĐ trung tần hình Tách sóng hình Loa Cuộn hội tụ KĐ M Dây trễ 0.7 Cuộn lái tia KĐ Y KĐ(R-Y) A.G.C Khối màu Ma Trận Đèn hình màu KĐ (G-Y) ANT Khối chọn kênh UHF KĐ (B-Y) Đồng màu Khối quét dòng Mạch khử từ Mạch tạo dòng hội tụ Chỉnh lu cao áp Tách xung đồng U Điện áp mạng Nguồn chỉnh lu Khối quét mành Sửa méo hình gối Hình2.1: Sơ đồ khối máy thu hình màu Bộ ổn áp Sinh viên thực hiện: Lơng Thị Thanh HV