Tổng quan về kỹ thuật truyền hình

Luận văn tốt nghiệp Tổng quan kỹ thuật truyền hình lời nói đầu Ngày hầu hết quốc gia giới đà nhận thấy tầm quan trọng việc ứng dụng phát triển ngành khoa học công nghệ thông tin ( ngành điện tử - viễn thông) vào đời sống xà hội tiền đề để phát triển với ngành kinh tế xà hội Chúng ta ngời thừa hởng thành khoa học to lớn phái biết phát huy phát triển để ngành điện tử - viễn thông trở thành ngành chủ lực đất nớc Ngành khoa học kỹ thuật đà phát triển cách mạnh mẽ, điển hình ngành điện tử - viễn thông, tin học Những ngành khoa học mang tính trừu tợng ngành điện tử thông tin liên lạc Nó góp phần hết søc quan träng mäi lÜnh vùc ®êi sèng - xà hội Trong ngành điện tử - viễn thông ngành khoa học đợc ứng dụng rộng rÃi lĩnh vực nh: Thông tin liên lạc, giao thông vận tải, y tế, phát avf truyền hình Do việc nâng cao kiến thức hiểu biết lĩnh vực kỹ thuật điệ tử viễn thông cần thiết ngời làm công tác ngành điện tử nói chung sinh viên ngành điện tử - viễn thông nói riêng, từ sử dụng, khai thác phát triển ngày cao xà hội Trong trình học tập dỡi giúp đỡ thầy cô công tác trờng đà giúp đỡ em trình học trờng giúp chúng em nhận thức đợc tầm quan trọng ngành điện tử - viễn thông Nhóm sinh viên chúng em nhận đề tài tốt nghiệp kỹ thuật truyền hình với nội dung sau: Phần I: Giới thiệu lịch sử phát triển truyền hình Phần II: Nguyên lý truyền hình màu Phần III: Đặc điểm ba hệ truyền hình màu Phần IV: Sơ đồ khối máy thu hình màu Ngành truyền hình nói chung máy thu hình nói riêng hình thức liên lạc sinh động đợc coi tờ báo hình giúp cho ngời dân nắm đợc thông tin, giải trí khám phá điều lạ Chúng ta đà biết làm quen với đời tivi, từ tivi đen trắng đến loại tivi màu với ba hệ màu : NTSC, PAN, SECAM Ngày với công Luận văn tèt nghiƯp Tỉng quan vỊ kü tht trun h×nh nghƯ phát triển mạnh đà có tivi hình phẳng đặc biệt tivi hình tinh thể lỏng với hình ảnh âm ngày tốt tiện dụng Trong trình nhóm sinh viên chúng em làm đồ án chắn không tránh khỏi thiếu sót Vậy mong thầy cô giúp đỡ chúng em Hà Nội, ngày .tháng .năm 2009 Sinh viên thực phần i giới thiệu lịch sử phát triển truyền hình tổng quan truyền hình chơng i: lịch sử phát triển truyền hình I sơ lợc hệ thống truyền hình Khái niệm hệ thống truyền hình Thu phát Biến đổi quang Giải điều chế Điều chế Biến đổi Khối đồng bô Luận văn tèt nghiƯp T¸ch xung Sãng mang Tỉng quan vỊ kü thuật truyền hình Hình 1: Sơ đồ hệ thống truyền hình - Hệ thống truyền hình tập hợp thiết bị cần thiết để đảm bảo trình phát thu hình ảnh trông thấy Tuỳ theo vào mục đích truyền hình mà xác định tiêu kỹ thuật hệ thống cho phù hợp Song dù truyền hình tổng quát lại nh - Phía phát thực biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện, tín hiệu điện điều chế với sóng mang để truyền xa - Phần truyền dẫn thông thờng sử dụng đờng truyền vô tuyến, kim loại cáp quang, đờng truyền vệ tinh - Bên thu thực điều chế tách riêng thµnh tÝn hiƯu khái sãng mang vµ råi sau ®ã thùc hiƯn biÕn ®ỉi tÝn hiƯu thµnh tÝn hiƯu quang Kỹ thuật truyền hình biện pháp kỹ thuật, mạch điện đợc sử dụng để đảm bảo trình thu phát đợc tốt Tín hiệu tần tín hiệu cao tần - Tín hiệu thị tần tín hiệu tần số ảnh quang mà mắt ngời cảm nhận đợc - Tín hiệu cao tần tín hiệu thị tần qua hệ thống sóng mang điều chế tạo đợc tín hiệu cao tần II Lịch sử phát triển Quá trình phát triển truyền hình tìm hệ thống truyền hình thủ công, từ phơng pháp phân tích tổng hợp ảnh thủ công hoàn thiện dần phơng pháp thcự tự động phát triển có thiết bị bán dẫn avf ngày đà đời hệ thống truyền hình số vợt trội mặt chất lợng Hệ thống Bate - Bake well ( 1843) Luận văn tốt nghiệp Tổng quan kỹ thuật truyền hình Đợc đời năm 1843 ë hƯ thèng Bate - Bake well ®a hai nguyên tắc truyền hình Để truyền ảnh ngời ta phải chia nhỏ ảnh thành ảnh điểm Biến đổi độ chói ảnh điểm thành tín hiệu điện để truyền ®i xa BiÕn ®ỉi quang ®iƯn BiÕn ®ỉi ®iƯn quang Trun h×nh dÉn ba ba bc ab ab ac aa aa ac aa aa ac ab aa ac HÖ thống Geocarey ( 1905) Đợc đời năm 1905 Hệ thống tập hợp tế bào quang điện xếp thành ma trận hàng cột bên thu tơng ứng bóng đèn Khi có ánh sáng chiếu tới tế bào quang điện tuỳ theo độ mạnh yếu ánh sáng sinh dòng quang điện lớn hay nhỏ, nh làm bóng đèn sáng hay tối tuỳ theo ánh sáng chiếu vào hệ thống Geocarey rút hai nguyên tắc truyền hình: - Chia nhỏ ảnh ảnh ®iĨm - BiÕn ®ỉi ®é chãi cđa bøc ¶nh tÝn hiƯu ®iƯn HƯ thèng Paul - nepcow ( 1930) HƯ thèng Paul - nepcow cịng thùc hiƯn nguyªn tắc truyền hình Tế bào quang điện ảnh quang Hình Sơ đồ hệ thống Paul - nepcow Nguyên tắc 1: Đợc thực nhờ đĩa quay Nepcow Nguyên tắc 2: Đợc thực nhờ tế bào quang học Hệ thống truyền hình đen trắng ( 1954) Luận văn tốt nghiệp Tổng quan kỹ thuật truyền hình Hệ thống truyền hình đen trắng đời cã sù ®êi cđa èng divicon ë ViƯt Nam năm 1970 phát thử nghiệm Chơng trình truyền hình đen trắng đến 5/7/1976 phát thức truyền hình đen trắng Hệ thống truyền hình màu Hệ thống truyền hình màu đời có hệ thống màu PAL hệ NTSC đời năm 1956 Hệ thống SECAM IIIB đời năm 1960 Việt Nam 3/9/1979 phát thử nghiệm màu đến 1/7/1986 phát thức truyền hình màu Truyền hình số Hệ thống truyền hình số sử dụng tất thành truyền hình tơng tự, nhng để thực truyền tín hiệu xa tín hiệu điện dới dạng Tín hiệu tơng tự chuyển thành tín hiệu số nhờ chuyển đổi A/D sau tín số đợc điều chế thông thờng điều chế độ rộng xung PPm Bên thu phải giải điều chế PPM chuyển đổi A/D việc xử lý làm việc với tín hiệu tơng tự: - Ưu điểm: Chất lợng cao, dễ phân bố kênh thông tin - Nhợc điểm: Băng tần dành cho kênh truyền hình số lợng rộng kênh truyền hình tơng tự Chơng ii: tổng quan truyền hình I ánh sáng màu sắc ánh sáng tính chất ánh sáng - Trong số giác quan ngời mắt quan quan träng nhÊt cho phÐp ngêi nhËn biÕt c¸c thÕ giới xung quanh, thông tin hình ảnh mà mắt thu đợc chứa lợng tin tức lớn Tái tạo lại hình ảnh cách xác nh vốn có việc thực đợc - Tuy nhiên để việc truyền hình ảnh với cố gắng đạt đợc mức chất lợng cao phục thuộc vào tính chất hình ảnh hệ thống truyền hình ảnh hay nói tính chất cảnh vật Hay ánh sáng tính chất nh tính chất màu sắc khả cảm nhận màu sắc ngời Nắm vững đợc kiến thức ánh sáng màu sắc cho phép có khả nắm bắt đợc kiến thức ánh sáng truyền hình 1.1 ánh sáng sóng điện tử Sóng điện tử Luận văn tốt nghiệp Tổng quan kỹ thuật truyền hình Sóng điện tử vật thể thiên nhiên xạ có tần số phân bổ rộng từ hàng chục Hz đến 1020Hz Trong dải tần phổ rộng có khoảng hẹp, ứng với khoảng làm bớc sóng định từ 0,38 àm đến 0,80 àm dao động điện tử mà mắt ta cảm nhận đợc ánh sáng Dải sóng ngắn ánh sáng tia tử ngoại tia rơnglen Dải sóng dài sáng tia hồng ngoại, dài sóng radio, sóng âm Sóng điện tử xạ cách dán đoạn vào không gian, gọi xạ hạn, hạt mà sóng điện tử xạ gọi hạt photon xạ giây lớn Năng lợng photon thu đợc vào tần số dao động điện tử tần số cao lợng lớn ánh sáng ánh sáng dao động điện từ có bớc sóng nằm khoảng 0,380 àm >> 0,780 àm, sáng đợc chia thành ánh sáng đơn sắc ánh sáng phức hợp + ánh sáng đơn sắc sóng điện từ chức bớc sóng xác định Song thực tế xem xạ có dải tần hẹp ánh sáng đơn sắc + ánh sáng phức hợp tập hợp nhiều ánh đơn sắc, đợc đặc trng phân bố lợng theo tần số, nghĩa đặc tính phổ 1.2 Nguồn sáng: Nguồn tạo sáng gọi nguồn sáng Những vật thể tự có khả phát ánh sáng sơ cấp hay nguồn phát sáng, nh mặt trời, đèn điện Còn vật thể phản xạ ánh sáng rọi từ nguồn sáng sơ cấp, hạơc vật thể có ánh sáng xuyên qua gọi nguồpn sáng thứ cấp Phần lớn vật thể xung quanh ta vật thể phản xạ thông qua ánh sáng rọi lên Các đại lợng đặc trng ánh sáng Bức xạ ánh sáng mang phần lợng xạ điện từ phạm vị dải phổ giới hạn Để xác định tính chất ánh sáng mặt vật lý, ngời ta sử dụng đại lợng đặc trng cho ánh sáng là: Quang thông F, cờng độ sáng 1, ®é chãi L, ®é räi E 2.1 Quang th«ng: Luận văn tốt nghiệp Tổng quan kỹ thuật truyền hình Năng lợng xạ vật đợc xác định công suất xạ đợc đo oát Phần lợng xạ dải phổ ánh sáng, tức phần lợng xạ thấy đợc gọi quang thông 2.2 Cờng độ sáng: Cờng độ sáng nguồn sáng quang thông nguồn sáng xạ theo phơng đà định, đơn vị góc khối đặc trng cho mật độ không gian quang thông 2.3 Độ chói: Độ chói đại lợng mức độ sáng vật xạ ánh sáng, phản xạ ánh sáng cho ánh sáng qua 2.4 Độ rọi Đối với vật thể không xạ ánh sáng mà đợc chiếu sáng đánh giá mức độ ánh sáng độ rọi Độ rọi mặt thoáng đợc xác định tỉ số quang thông rọi lên đơn vị diện tích đơn vị mặt thoáng Màu sắc 3.1 Khái niệm màu sắc: Màu sắc thuộc tính dao động điện tử mà mắt ngời cảm nhận đợc Mật độ phân bố lợng nguồn xạ ánh sáng tính chất thị giác màu mắt ảnh hởng tới màu sắc cảm thụ đợc Hay màu sắc cảm thụ đợc định hai yếu tố vật lý sinh lý 3.2 Các thông số đặc trng cho màu sắc Nh khái niệm ta đà viết màu sắc cảm nhận đợc vừa có yếu tố vËt lý ( tÝnh kh¸ch quan), võa cã yÕu tè sinh lý ( tÝnh chđ quan) NÕu chØ xÐt tíi tính khách quan thông số đặc trng cho màu sắc độ chói L, bớc sóng trội d, độ màu S Còn xét tính chủ quan thông số đặc trng là: Độ sáng B, màu sắc độ bÃo hoà màu Tổng hợp sắc màu độ bÃo hoà màu gọi tính màu + Độ chói: Độ chói độ sáng thông số khách quan chủ quan số mức độ sáng màu sắc Trong trờng hợp thay đổi quang thông nguồn sáng cấp rọi lên vật quan sát độ chói độ sáng vật thay đổi Mối liên hệ độ chói độ sáng đợc xác định theo biểu thức: Luận văn tốt nghiệp Tổng quan kỹ thuật truyền hình B = L1nL + C Trong đó: b độ sáng K C hàng số tỉ lệ + Sắc màu: Sắc màu thông số chủ quan tính chất màu nh: màu đỏ, cam sắc màu phụ thuộc vào bớc sóng trội phổ phân bố lợng xạ ánh sáng Bớc sóng trội d màu bớc sóng ánh sáng đơn sắc mà trộn với ánh sáng trắng theo tỉ lệ xác định có sắc màu với sắc màu Với ánh sáng đơn sắc bớc sóng trội bớc sóng dao động điện từ, màu sắc cảm nhận đợc gọi màu quang phổ + §é b·o hoµ mµu: §é b·o hoµ mµu cịng lµ thông số chủ quan mức độ đậm nhạt màu, màu chứa nhiều ánh sáng trắng độ bào hoà thấp Màu quan phổ có độ bÃo hoà mà lớn nhất, màu trung hào có màu nhỏ + Độ màu: Độ màu thông số khách quan hàm lợng tơng đối màu quang phổ chứa ánh sáng theo tỷ lệ phần trăm cho biết quang thông ánh sáng trắng lẫn quang thông nguồn sáng Quang thông F nguồn sáng quang thông màu quang phổ Fd có màu sắc cộng với quang thông ánh sáng trắng Ft F = Fd + Ft Độ màu nguồn sáng đợc xác định theo biểu thức: S = Fd/F = Fd/Fd + Ft Víi quang phỉ Ft = nên độ màu S = độ bÃo hoà màu 100% màu trung hoà Fd = nên độ màu độ bÃo hoà màu = Vậy: Một nguồn sáng có độ màu lớn, độ bÃo hoà màu cao màu trắng chứa Bớc sóng trội độ màu màu sắc màu độ bÃo hoà màu thông số đặc trng cho tính chất màu sắc II lý thuyết màu: Cấu trúc hệ thống thị giác: - Hệ thống thị giác quan thu nhËn mäi tin tøc tr«ng thÊy cđa thÕ giíi bên nh kích thớc, hình dạng màu sắc vật không gian - Hệ thống thị giác gồm có mắt hệ thần kinh thị giác Luận văn tốt nghiệp Tổng quan kỹ thuật truyền hình + Mắt bên ngaòi hệ thống thị giác: mắt có dạng hình cầu gọi nhÃn cầu nằm hố xơng mắt + Mắt có tác dơng nh mét hƯ quang häc cã tiªu cù thay đổi đợc Lý thuyết màu: 2.1 Thị giác màu: Nhiều thực nghiệm đà xác định nhận đợc hầu nh tất màu sắc tồn thiên nhiên cách trộn chùm ánh sáng màu đỏ, màu lục màu lam theo tỉ lệ xác định Theo thuyết thành phần cảm thụ màu, võng mạc tồn loại phần tử nhạy cảm với ảnh sáng tế bào hình chóp Do đặc điểm loại tế bào này, nên loại màu sắc tổng hợp đợc từ màu 2.2 Các màu màu phụ: - Sau thuyết màu đời giả thiết tồn nhóm màu sau nhiều nhà thực nghiệm đà làm nhiều thực nghiệm để chứng minh ngày rõ ràng tồn nhóm màu mà chọn màu làm màu - Tổ hợp màu đợc xem màu chúng thoả mÃn yêu cầu: ba màu độc lập tuyÕn tÝnh, nghÜa lµ trén hai mµu bÊt kú màu điều kiện bất kỳ, theo tỉ lệ tạo màu thứ vấn đề chọn màu làm màu để tổng hợp xác đợc nhiều màu Nếu màu có số dơng số lợng màu tổng hợp đợc đợc hạn chế Ngợc lại màu có trị số âm tổng hợp đợc màu Dựa vào kết thực nghiệm CIE đà định màu ngày đợc sử dụng rộng rÃi công nghiệp truyền hình gọi hệ số màu R, G, B bà màu là: Màu đỏ ( R) λ Mµu lơc ( G) λ R = 700nm G = 546,8nm Mµu lam ( B) λ B = 435,8nm Đó màu quang phổ Bớc sóng màu vạch phổ có xạ thuỷ ngân Mối màu có màu phụ, tơng ứng mà trộn với màu tạo màu trắng, màu phụ màu đỏ màu lơ, màu phụ cđa mµu lơc lµ mµu mËn chÝn, mµu phơ cđa màu lam màu vàng Luận văn tốt nghiệp Tổng quan kỹ thuật truyền hình Phơng pháp trộn màu định luật trộn màu: 3.1 Phơng pháp trộn: + Phơng pháp trộn quang học Phơng pháp dựa khả tổng hợp màu có số xạ màu sắc khác tác dụng đồng thời vào mặt tạo đợc màu Sắc độ màu phụ thuộc vào tỷ lệ công suất xạ thành phần Khả tổng hợp màu biểu hiệu ứng cộng màu lần lợt xuất hiệu ứng cộng màu lần lợt xuất Nếu thời gian xuất màu tơng đối ngắn xuất hiện, lần lợt màu sắc tạo màu mới, có sắc độ phụ thuộc vào độ thời gian xuất xạ thành phần Hình 4: Phơng pháp trộn màu Khi đồng thời lần lợt rọi hai số chùm sáng màu đỏ, màu lục, màu lam cờng độ sáng thay đổi đợc lên mặt phẳng phản xạ khuyếch tán hoàn toàn, thay đổi cờng độ chùm ánh sáng màu sắc mặt phẳng thay đổi nh hình vẽ + Phơng pháp trộn không gian Màu sắc tác dụng vào mắt mà tia sắc khác không rọi vào điểm mắt điểm đợc rọi nằm gần mắt tổng hợp đợc kích thích để tạo thành màu Đó hiệu ứng cộng không gian màu sắc nhờ có hiệu ứng mà tạo ảnh màu khác cách ghép dòng màu khác điểm mà khác Đồng thời lần lợt rọi hai số màu đỏ, lục, lam có dạng điểm dải có vị trí xen kẽ lên mặt phẳng tính chọn lọc khoảng cách vị trí đủ nhỏ quan sát chúng cự ly xa cho góc chúng nhỏ góc phân biệt mắt cảm giác nh tập hợp màu Màu mà mắt ngời cảm thụ đợc phục thuộc vào tỷ lệ diện tích cờng độ sáng điểm dải có màu