Kỹ thuật xây dựng chương trình truyền hình trực tiếp

Phần I: tổng quan kỹ thuật truyền hình Chơng I Tổng quan kỹ thuật truyền hình tơng tự Truyền hình đen trắng bớc mở đầu cho việc truyền hình ảnh xa Nó đợc nghiên cứu chế tạo vào năm 60 với ống thu hình Vidicon Truyền hình đen trắng đà đợc sử dụng hầu hết Quốc gia giới, với phát triển nhanh chóng đèn điện tử thiết bị truyền hình đen trắng có độ ổn định cao, chất lợng hoàn hảo Nhng truyền hình đen trắng lại có nhợc điểm khả truyền hình ảnh có màu sắc nh thực tế I.1 Nguyên tắc truyền hình hệ thống truyền hình tổng quát Hệ thống truyền hình loạt thiết bị cần thiết để đảm bảo trình phát thu hình ảnh thấy thực tế Truyền hình đợc dùng vào nhiều mục đích khác Tuỳ theo mục đích truyền hình mà xác định tiêu kỹ thuật hệ thống cho phù hợp Mục đích ảnh truyền phải trung thực, chất lợng ảnh cao thiết bị hệ thống truyền hình phức tạp, cồng kềnh phải tuân thủ nguyên tắc sau: - ảnh vật cần truyền qua hệ thống quang học máy quay hội tụ Katốt quang điện chuyển đổi ảnh tín hiệu chuyển đổi ảnh quang đợc chuyển đổi thành tín hiệu điện nghĩa chuyển đổi lợng ánh sáng thành lợng điện - Hình ảnh tin tức cần truyền đi, tín hiệu điện mang tin tức hình ảnh đợc gọi tín hiệu hình hay tín hiệu Video Quá trình chuyển đổi ảnh quang thành tín hiệu điện trình phân tích ảnh Dụng cụ chủ yếu để thực phân tích phần tử biến đổi quang điện hay ống phát hình - Tín hiệu hình đợc khuyếch đại, gia công đợc truyền theo kênh thông tin sang phía thu phía thu, tín hiệu hình đợc khuyếch đại lên đến mức cần thiết đa đến chuyển đổi tín hiệuảnh Bộ chuyển đổi có tác dụng ngợc lại với chuyển đổi phía phát, chuyển đổi tín hiệu hình nhận đợc thành ảnh quang Quá trình chuyển đổi hình thành ảnh quang trình tổng hợp ảnh, hay khôi phục ảnh Dụng cụ để tín hiệu thực chuyển đổi phần tử biến đổi điện quang hay gọi ống thu hình - Quá trình biến đổi tín hiệu ảnh phải hoàn toàn đồng đồng pha với trình chuyển đổi ảnh tín hiệu khôi phục đợc ảnh quang đà truyền xa Để thực đợc đồng đồng pha hệ thống truyền hình phải dùng tạo xung ®ång bé, xung ®ång bé ®ỵc ®a ®Õn bé chun đổi ảnh tín hiệu để khống chế trình phân tích ảnh, đồng thời đa đến khuyếch đại gia công tín hiệu hình để cộng với tín hiệu hình truyền sang phía thu, tín hiệu hình đợc cộng thêm xung đồng đợc gọi tín hiệu truyền hình phía thu, xung đồng đợc tách khỏi tín hiệu truyền hình dùng để khống chế trình tổng hợp ảnh hay trình khôi phục ảnh A A Bộ Khuyếch đại gia công tín hiệu Bộ chuyển đổi ảnh tín hiệu Kênh thông tin Bộ khuyếch đại tín hiệu Bộ chuyển đổi tín hiệu ảnh Hình ảnh Cảnh ống vậtI.1.1 kính Nguyên lý tạo tín hiệu Bộ Video Bộ tạo xung tách Trong truyền hình để truyền đợc ảnh động, ảnh xung đợc phân tích đồng đồng trình quét thành dòng theo chiều ngang Có phơng pháp quét: Quét lần lợt quét xen kẽ Hình I.1-1 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình I.1.1.1 Quét lần lợt Điểm bắt đầu A B Z Điểm ảnh - Các dòng đợc quét theo thứ tự từ mép trái dòng sang mép phải dòng A lần quay phía trái theoSơ nétđồ rời quét Rồi lại bắt đầultừ mép trái dòng quét mép ợt phải dòng B sau quay mép trái dòng Cứ nh dòng điện tử quét từ phía xuống đến Z Nh kết thúc việc phân tích ảnh Sau Hớng dòng quét tia điện tử quay nhanh mép trái dòng ảnh thứ trình xảy liên tiếp với ảnh thứ 3, thứ Ưu điểm: Phơng pháp đơn giản, thiết bị đơn giản, nh đơn giản đồng Nhựơc điểm: Phổ thị tần rộng 13MHz I.1.1.2 Quét xen kẽ Phơng pháp quét xen kẽ giống phơng pháp quét lần lợt chỗ dòng điện tử quét từ xuống dới, từ trái qua phải dòng điện tử quét ngợc đợc xoá Điểm khác ảnh đợc chia thành mành thực quét theo nguyên lý sau Mỗi ảnh đợc truyền làm hai lợt, lợt đầu truyền tất dòng lẻ (1,3,5,7 ) gọi mành lẻ Lợt hai truyền tất dòng chẵn (2,4,6 ) gọi mành chẵn Hớng mành quét Dòng 1, mành Dòng 1, mành Sơ đồ quét xen kẽ Ưu điểm: Phổ tín hiệu phơng pháp quét xen kẽ (6,5MHz) hẹp phổ tín hiệu phơng pháp quét lần lợt (13MHz) Nhợc điểm: Việc đồng pha phức tạp nhiều Trong quét xen kẽ, mành gồm 525/2= 262,5 dòng hình 625/2= 312,5 dòng hình Tần số mành (nửa mành) 50Hz tiêu chuẩn 625 dòng hệ PAL 60 Hz tiêu chuẩn 525 dòng hệ NTSC I.1.2 Quá trình quét Một hệ thống điện tử có khả truyền bít thông tin thời gian định Do ảnh truyền hình đợc phân tích thành phần tử nhỏ truyền lần lợt tới phía thu đợc tổng hợp lại hình phía thu Tất phần tử ảnh đợc khôi phục xuất lần lợt mắt ngời xem Camera sử dụng đèn phân tích ảnh để hội tụ ảnh quang nên lớp ảnh quang tỷ lệ thuận với ảnh đợc chiếu sáng điểm, đợc triển khai lu lớp Một dòng điện tử đợc dùng để biến đổi ảnh điện chung thành dòng điện tơng ứng Dòng điện tử đợc hội tụ vào điểm tròn đợc kéo lần lợt qua ảnh có hai mành theo hai dòng liên tiếp Mỗi dòng chứa nửa số dòng quét cuả ảnh Hai mành đợc xếp theo chiều đứng cho dòng quét xen kẽ chúng tạo thành ảnh ảnh đợc quét từ trái sang phải từ xuống dới Tia quét đợc điều khiển hai từ trờng ngang đứng thông qua cặp cuộn dây quét Quá trình đợc gọi quét xen kẽ tuyến tính Tín hiệu video tổng hợp đợc tạo từ camera gồm: Thông tin video, tín hiệu ®ång bé, tÝn hiƯu xo¸ TÝn hiƯu video trun ®i thông tin sau - Mức xoá, mức đồng - Mức đen chuẩn - Mức sáng trung bình - Chi tiết ảnh - Giá trị màu - Tín hiƯu video cã møc mét chiỊu (DC) chn 0v hc biĨu diƠn møc ®en Møc thu (chn +0,7v) biĨu diễn mức trắng, mức xám nằm 0v 0,7v Thông tin đồng gồm thông tin về: - Đồng quét dòng - Đồng quét mành - Đồng giải mà màu Thông tin đồng dòng mành dùng kích mạch quét dòng mành máy thu hình Nó bao gồm xung có đặc trng biên độ, độ rộng tần số dạng thích hợp cho đồng Xung đồng có cực tính âm (-0,3v) Tín hiệu video tổng hợp (bao gồm xung đồng bộ) có biên độ đỉnh chuẩn 1Vđ (1Vpp) Xung xoá bao gồm xoá dòng xoá mành Xung xoá dòng xung xoá mành có thời gian lớn thời gian đồng dòng đồng mành Các thiết bị video thờng kết nối với cáp đồng trục (không đối xứng 75) I.1.3 Quá trình tái tạo lại hình ảnh phớa thu, đèn tổng hợp hình ảnh CRT tạo lại ảnh ban đầu Dòng điện tử CRT đợc điều khiển theo chiều ngang đứng, đồng với dòng điện tử pickup tube (đèn phân tích ảnh) Dòng điện tử CRT lý tởng tỉ lệ với dòng điện tử đèn phân tích ảnh Còn dòng lái tia cuộn lái tia monitor đồng với dòng lái tia pickup tube camera Trong thực tế đặc trng dòng điện CRT (đặc trng điện áp điều khiển độ chói sáng thu hình (CRT) phi tuyến Để sửa nó, mạch khuyếch đại video camera thực việc gây méo trớc sửa gama Kết nhận đợc quan hệ tuyến tính độ sáng ảnh gốc độ sáng tạo lại CRT I.2 Đặc điểm truyền hình đen trắng I.2.1 Đặc điểm tín hiệu video đen trắng Truyền hình không truyền hình ảnh mà truyền thêm tin tức âm (có dải tần qui định 10MHz) điều tần (FM) với sóng mang phụ 4,5MHz 6,5MHz nằm dải tần số video 4,2MHz (hoặc tõ 6,5MHz) Do ®ã cã thĨ nhËp chung víi video để truyền đờng mà không bị lẫn lộn vào Ba tin tức đầu đợc phân biệt tin tức đen trắng (Ey) nằm mức Hai tin tức đồng dọc F H, FV nằm phía dới Dải tần Ey 4,2MHz Tin tức thứ âm đợc ®iỊu tÇn víi tÇn sè 4,5MHz sau ®ã nhËp chung với tin tức Nh truyền hình đen trắng ®· chøa tæng céng tin tøc, tin tøc Audio đợc phân biệt với tin tức tần sè TÊt c¶ tin tøc n»m chung tín hiệu (singnal) gọi tín hiệu hình ảnh trắng đợc đa vào mạch điều biên (AM) với sóng mang 187,25 MHz Ngời ta truyền dải biên cao kênh 9FCC từ 187,25191,75MHz Trong tin tức độ sáng tối từ 187,25191,45MHz tin tøc ©m ë 191,75 MHz I.3 Trun hình màu I.3.1 Nguyờn lý truyn hỡnh mu.n hỡnh mu.u Truyền hình đen trắng đời bước mở đầu cho việc truyền hình ảnh thực tế xa Nó nghiên cứu chế tạo làm việc hồn với tốc độ ỉn định cao Do giới ngày phát triÓn ngành điện tử phát triĨn nhanh chóng mà truyền hình đen trắng không đáp ứng nhu cầu thưởng thức ngày cao người khơng thể truyền cảnh vật với đầy đủ màu sắc thiên nhiên Vì việc phát triển truyền hình mầu điều tất yếu, đáp ứng việc truyền hình ảnh mầu sắc rực rỡ thiên nhiên Hệ thống truyền hình đời dựa sở có sẵn truyền hình đen trắng phát triĨn hồn chỉnh Do hệ truyền hình màu phải đảm bảo tính kết hợp với truyền hình đen trắng để phát truyền hình màu mà máy thu đen trắng thu phát truyền hình đen trắng, máy thu hình màu có thĨ thu truyền hình đen trắng Nguyên lý truyền hình màu dựa vào đặc điÓm máy thu màu sắc, mắt người thuyết ba màu qua pha trộn màu với cường độ kh¸c ta có đầy đủ màu sắc thiên nhiên Để tái tạo thêm hình ảnh màu, cần thiết phải truyền thêm thông tin màu sắc ngồi thơng tin độ chói phần tử ảnh Hệ thống truyền hình màu khơng làm tăng số kênh thơng tin mà truyền hình ảnh màu thoả mãn tính kết hợp Trong máy thu hình màu có thĨ thu chương trình phát máy phát tín hiệu đen trắng ngược lại Vì đĨ thoả mãn điều kiện kết hợp cần phải phát tín hiệu phản ánh độ chói hình ảnh kèm theo với tín hiệu mang tin tc v mu sc Tất nguyên tắc truyền hình đen trắng đợc tận dụng truyền hình màu Nói cách khác truyền hình màu trớc hết phải làm lại tất công việc truyền hình đen trắng Điểm khác biệt truyền hình màu truyền hình đen trắng chỗ Thay quan tâm tới cờng độ sáng tối điểm ảnh cảnh truyền hình màu phải quan tâm tới tính chất màu sắc điểm cảnh I.3.1.1 Nguyên tắc truyền màu Muốn có đợc tin tức sáng tối điểm truyền hình đen trắng dùng đèn quang điện Vidicom để đo biên độ trung bình toàn phổ Vậy có đợc tin tức điểm màu, truyền hình màu phải chia phổ làm quÃng R, G, B dùng đèn quang điện Vidicom để đo biên độ trung bình quang phổ Hình 1-2 mô tả cách thức phân chia điểm màu thành thành phần Hình màu cần truyền qua thấu kính đợc phân tích thành chùm tia nhờ hệ thống lăng kính gơng phản chiếu Sau chùm tia qua hệ thống kính lọc R, G, B ë mỈt cđa hƯ thèng kÝnh läc có thành phần R, G, B tác động lên đèn quang điệnVidicom để chuyển đổi thành tín hiệu điện, sau sửa méo đợc tín hiệu điện ER, EG, EB Lọc đỏ Gơng ¸nh s¸ng Vidicom R ER R G B ¸s Điểm màu Lọc lục ánh sáng Vidicom G EG Thấu kính Ey Lăng kính ER-Ey Lọc lam Vidicom ánh sáng B Bằng phơng pháp điều chế khác vào sóng mang phụE hai B Gơng EB-Ey tín hiệu màu ER-EY EB-EY đợc lồng vào phổ tín hiệu chói kênh truyền Kính lọc hình đenHình trắng đểI.1-2 phát Nguyên tắc truyền ba màu Phía thu tiếp nhận kênh truyền hình màu qua khâu xử lý giải điều chế lập lại tín hiệu màu E R, EG,EB qua tầng khuyếch đại màu cuối tác động vào katốt đèn hình màu Ba tia điện tử từ ba katốt đèn hình màu KR, KB, KG với cờng độ khác mang tin tức ảnh bắn vào điểm phát màu tơng ứng hình màu để tái tạo lại ảnh màu U Utín hiệu FMsound I.3.1.2 Mà hóa giải mÃFMsound truyền hình màu.tín hiệu - Mà hóa Ey Ey 6,5 f(MHz) Tín hiệu đen trắng 4,43 6,5 f(MHz) Tín hiệu màu Tín hiệu đen trắng truyền tin tức Ey, F H, FV, FM sound đợc gói kênh sóng Fcc= 4,5MHz hay OIRT= 6,5 MHZ Do tính chất tơng dung để máy đen trắng nhận đợc tín hiệu từ đài phát màu nhận hình đen trắng, đài phát màu phải truyền tin tức đợc gói kênh FCC OIRT Vậy hai tín hiệu sắc ER -EY EB - EY phải nằm đâu kênh sóng mà tất đà chiếm hết chỗ Tín hiệu chói Ey chiếm từ 06 MHz (hoặc 4,2 MHz) 6,5 MHz (hoặc 4,2MHz) tin tức âm Khoảng hở 500 KHz từ 66,5 KHz (hoặc 300KHz từ 4,24,5 KHz) để an toàn tín hiệu chói Ey lẫn vào tín hiệu Audio Khoảng hở hẹp so với dải tần hai tín hiệu sắc (khoảng hở 1,5Khz) ER EY M¹ch EG ma trËn ER - EY §iỊu EB EB - EY C + TÝn hiƯu mµu chế FSC Phơng thức để chèn hai tín hiệu sắc M vàoà hóakênh sóng đà có sẵn đen trắng Hình I.1-3 hóa Bớc trớc tiên mạch ma trận làm công việc cộng, trừ điện áp theo tỷ lệ đà định sẵn để chuyển đổi ER , EG,, EB thµnh mét tÝn hiƯu chãi Ey hai tín hiệu sắc ER -EY EB - EY Tiếp theo ngời ta điều chế tín hiệu sắc với sóng mang phụ có tần số bé tần sè cao nhÊt cña Ey Cuèi cïng cho nhËp chung sóng mang phụ đà điều chế vào tín hiệu màu có chứa tất tin tức Vậy tin tức truyền đợc tín hiệu E R , EG,, EB chuyển đổi dần thành tín hiệu màu gọi trình mà hóa tín hiệu màu - Giải mà Khoảng tần số tín hiệu màu nằm hoàn toàn kênh sóng OIRT FCC Nó đợc điều biên AM truyền ®i gièng nh ®· trun tÝn hiƯu ®en tr¾ng Nh phần đầu máy thu hình màu gồm Anten, Tuner, IF tách sóng hình giống nh máy thu hình đen trắng Ey Tín hiệu màu Lọc dải Mạch ER - EY ma EB - EY EG - EY ER EG EB trËn T¸ch sãng ER - EY EB - EY Hình I.1-4 Giải mà hóa tín hiệu màu Tại đầu tầng dải điều biên (tách sóng hình) có đợc tín hiệu màu Một mạch lọc giải sóng mang phụ đà ®iỊu chÕ råi t¸ch sãng ®Ĩ cã hai tÝn hiƯu ER -EY EB - EY Phối hợp với tín hiệu chói Ey tin tức đợc đa vào mạch ma trận để lấy đủ tin tức đa vào đen hình Ba tia điện tử bắn mang lại tin tức ER, EG,, EB Toàn trình xảy máy thu hình màu gọi trình giải mà tín hiệu màu +Sự xuyên lẫn lý tồn hệ màu khác Khi nén sóng mang phụ đà điều chế vào tín hiệu chói có khoảng tần số mà có tin tức chói lẫn tin tức màu Chúng phá rối lẫn gọi xuyên lẫn Vấn đề lựa chọn sóng mang phụ phơng pháp điều chế nh để xuyên lẫn giảm tối đa nguyên nhân tồn hệ màu NTSC, SECAM, PAL Vì hệ đạt mặt mặt kia, hệ đạt đợc kết tối u + Khảo sát tín hiệu chói Ey Trong hệ màu NTSC, SECAM, PAL nói tín hiệu chói hay tín hiệu hình đen trắng đợc định nghĩa: Ey = 0,3ER + 0,59EG + 0,11 EB Qua nghiên cứu cấu tạo cảm nhận màu sắc mặt ngời, ngời ta thấy độ chói 100% mà mắt ngời cảm nhận đợc có tham gia 30% ánh sáng đỏ, 59% xanh cây, 11% xanh lơ Đáp tuyến độ nhậy đèn điện tử Vidicom đợc làm sẵn giống nh độ nhậy mắt để có đợc tin tức độ chói cảnh tạo hình đen trắng Camera màu thành phần R, G, B đà đợc tách riêng muốn có đợc lại tin tức ®é chãi nh cị ngêi ta ph¶i nhËp chung chóng theo tû lƯ nh cị 10