bài giảng môn kỹ thuật truyền hình

Có thể nói sự ra đời của truyền hình kỹ thuật số HD đã mở ra một kỷ nguyên hoàn toàn mới cho ngành công nghệ truyền hình trả tiền và các dịch vụ giải trí tương tác tại Việt Nam cũng như trên toàn thế giới.Với sự phát triển như bão của kỹ thuật truyền hình, truyền hình kỹ …

GV : Đặng Quang Huy

BÀI GIẢNG : KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

CHƯƠNG I : Ánh sáng và màu sắc

1/ Có khả năng lưu ảnh trong khoảng 1/24 giây

2/ Có khả năng phân biệt các chi tiết hợp với mắt người một góc  1' (1/60)

3/ Có hình êlip với trục chính là trục ngang

4/Nhậy theo phương nằm ngang hơn phương thẳng đứng

5/Góc quan sát tốt nhất khoảng 10

Các tần số nhỏ hơn 3.1010 Hz tương ứng sóng vô

tuyến (Radio wave)

Các tần số cao hơn tương ứng với các tia hồng ngoại, ánh sáng, tử ngoại, tia X,

Với f = 3,8.1014 Hz;  = 780 nm (780.10-9 m)

Với f = 7,8.1014 Hz;  = 380 nm (380.10-9 m

2/ Màu sắc

+ Màu sắc vừa mang yếu tố chủ quan ( yếu tố sinh lý )

vừa mang yếu tố khách quan ( yếu tố vật lý )

+ Màu sắc thực chất là ánh sáng có bước sóng khác nhau

và do sự cảm nhận của mắt người với các phổ tần khác nhau cho ta cảm giác về màu sắc

2-1 Khái niệm :

a- Độ chói (Luminance)

2-2 Các đặc tính ( Thông số) của màu sắc

+ Giữa độ chói và độ sáng có quan hệ theo biểu thức:

B = k.n(Ey)+C+ Trong đó k,C là các hằng số tỉ lệ

b- Độ bão hoà mầu (Saturation) :

+ Là thông số chủ quan chỉ mức độ đậm nhạt của màu Hay nói cách khác độ bão hoà màu cho biết tỉ lệ pha

trộn giữa ánh sáng màu với ánh sáng trắng

+ Độ bão hoà mầu là thước đo độ đậm nhạt của màu sắc

+bước sóng trội của một màu nào đó là bước sóng của ánh sáng Đơn sẮc mÀ trộn nó với ánh sáng trắng theo tỉ lệ xác định sẽ có cùng màu sắc với màu đó.

c- Sắc mầu

+Với ánh sáng đơn sắc thì bước sóng trội của nó là bước sóngcủa dao động điện từ và sắc màu chúng

ta cảm nhận được chính là màu quang phổ

+Là thông số chủ quan chỉ tính chất của màu sắc,

Hay nói cách khác là chỉ một mầu nhất định (đỏ, da cam, vàng, xanh lá cây, lam, xanh da trời, tím ) Sắc màu phụ thuộc vào bước sóng trội trong vùng phân bố

- Có thể tạo ra hầu hết các máu sắc trong tự nhiên bằng cách trộn ba màu cơ bản với nhau theo tỉ lệ

nhất định

2.3 Sự trộn màu

2.3.1 Thuyết ba màu :

- Tổ hợp ba màu gọi là ba màu cơ bản khi chúng

thoả mãn yêu cầu : Ba màu đó độc lập tuyến tính với nhau, Nghĩa là khi trộn hai màu bất kỳ trong ba màu

đó trong điều kiện bất kỳ theo tỉ lệ bất kỳ đều không thể tạo ra màu thứ ba.

Theo định nghĩa trên thì có vô số tổ hợp ba màu nên

đã có nhiều tổ hợp ba màu được đề nghị sử dụng,

tuy nhiên, để chuẩn hoá việc đo màu trên toàn thế

giới , năm 1931, Hội đồng quốc tế nghiên cứu về ánh sáng C.I.E (Commission International Eclairage) đã

2.3.2 Tổ hợp màu cơ bản trong KTTH

- Màu đỏ có bước sóng 700 nm

- Màu xanh lá cây có bước sóng 546,1 nm

- Màu xanh da trời có bước sóng 435,8 nm

2.3.2 Sự trộn màu.

Khi chiếu ba nguồn sáng màu (B, G, R) có cùng

cường độ lên màn ảnh (vải trắng) thì mắt người ghi nhận được phần giao nhau giữa các mầu như sau :

Ở đây không có sự pha trộn các bước sóng mà chỉ là

sự cảm nhận của mắt người, đặc điểm này đã được khai thác triệt để trong truyền hình màu

CHƯƠNG II: NGUYÊN LÝ TRUYỀN HÌNH

1/Độ chói trung bình:Mỗi phần tử ảnh đều có độ chói riêng để cấu thành toàn bộ ảnh.Trong TH đen

trắng cần truyền đi tín hiệu đặc trưng cho độ chói này của mỗi phần tử ảnh

I/ Hình ảnh và các tham số.

2/ Màu sắc : Là màu sắc của các phần tử ảnh,

tham số này chỉ cần thiết đối với TH màu

4/ Ảnh động:Trong thực tế truyền hình truyền đi các ảnh động Điều này liên quan đến tần số ảnh để mắt người không nhận thấy sự nhấp nháy của

ảnh, các chuyển động của ảnh là liên tục Trong

TH có 50 ảnh ( hệ OIRT) và 60 ảnh ( hệ FCC)

truyền trong 1 giây

3/ Hình phẳng : đối với TH hiện nay ta đang xét

là các hình phẳng ( không gian hai chiều ) Do vậy trong quá trình phân tích và tổng hợp ảnh tia điện tử phải quét hai chiều

II/ Phương pháp truyền ảnh.

1/ Do các đặc điểm của mắt người, hình ảnh

được truyền theo nguyên tắc : Không truyền

toàn bộ các chi tiết của ảnh mà chỉ cần truyền các phần tử ảnh (Pixel) sao cho hai phần tử ảnh

kề nhau (theo cả hai chiều ngang và đứng) tạo với mắt người một góc < 1' ÷1,5'

2/ Quá trình chia một bức ảnh hoàn chỉnh thành các phần tử ảnh gọi là quá trình phân tích ảnh.Quá trình phân tích ảnh thực hiện ở bên phát (Camera )

3/ Quá trình tổng hợp các phần tử ảnh thành một bức ảnh hoàn chỉnh gọi là quá trình tổng hợp ảnh

Quá trình tổng hợp ảnh thực hiện ở phía thu ( Máy thu hình )

Các phương pháp phân tích ảnh và tổng hợp ảnh gọi

là phương pháp quét ảnh

1/ Việc truyền tin tức của một ảnh được thực hiện bằng phương thức quét từ trái qua phải, từ trên xuống dưới.

III/ Phương pháp quét :

2/Tia quét được lái theo chiều ngang và chiều dọc

và được đồng bộ giữa đầu phát và đầu thu

3/ Dòng điện sau khi quét một ảnh có thể chứa các thành phần tín hiệu từ tần số rất cao (ứng với các chi tiết rất nhỏ) đến tần số rất thấp thậm chí thành phần một chiều (ứng với ảnh có độ sáng đồng đều

và không đổi)

IV/ Số dòng quét :

1/ Độ nét của hình ảnh sau khi tái tạo phụ thuộc vào

độ phân giải Trong truyền hình độ phân giải được đặc trưng bằng số dòng quét trên một ảnh

2/ Số dòng quét càng nhiều độ nét hình ảnh càng cao

3/ Số dòng quét tối thiểu là số dòng quét có khả năng tái tạo hình ảnh mà không gây khó chịu cho người

xem

+ Số dòng quét thích hợp đối với mỗi ảnh :

600 1

60

10

'

' 0

+ Khoảng cách tốt nhất từ mắt người đến màn hình bằng :

0

V/ Số ảnh truyền trong một giây :

3/ Để khắc phục hiện tượng này, trong ngành điện ảnh khi chiếu một ảnh người ta ngắt ánh sáng làm hai lần, nghĩa là thay vì chiếu ảnh đó trong khoảng thời gian 1/24 giây, người ta chiếu nó làm hai lần, mỗi lần 1/48 giây tạo nên cảm giác xem 48 ảnh/1 giây và hình ảnh không bị chớp

1/ Do khả năng lưu ảnh của mắt người là 1/24

giây nếu ta truyền 24 ảnh trong một giây thì khi tái

tạo lại hình ảnh người xem có cảm giác là một

hình ảnh liên tục

2/ Tuy nhiên khi truyền 24 ảnh trong 1 giây, ánh

sáng vẫn bị chớp gây khó chịu cho người xem

4/ Đối với truyền hình người ta truyền 25 ảnh/giây

ở những nơi sử dụng điện lưới 50Hz và 30 ảnh/giây ở những nơi sử dụng điện lưới 60Hz để tránh cho hình khỏi bị bị rung, lắc, hoặc có vệt đen trôi trên màn hình khi bộ lọc nguồn không tốt

Để tránh hiện tượng hình bị chớp người ta sử dụng phương pháp quét xen kẽ (Interlace)

5/ Quét xen kẽ (Interlace).

.

3 4

+ Trên thế giới có 3 tổ chức phát thanh và truyền hình như sau:

7/ Tiêu chuẩn quét:

+ Là tiêu chuẩn của các tổ chức quốc tế và một số quốc gia đưa ra để chuẩn hóa các thông số quét cho ngành truyền hình

2- CCIR (Comite Consulta International de Radio

communication) : Ủy ban tư vấn vô tuyến điện quốc tế.

( Đức , Áo, Hà Lan, Nam Tư…)

1- OIRT (Organization International Radio & Television) : Tổ chức phát thanh và truyền hình quốc tế

Thông số/Tiêu

chuẩn

B CCIR

D OIRT

H Bỉ

I Anh

L Pháp

M FCC

N FCC

Xen dòng

Xen dòng

Xen dòng

Xen dòng

Xen dòng

+Tín hiệu âm thanh được biến đổi thành t/h điện(t/h audio) bởi micro rồi sử lý, điều chế với sóng mang cao tần (FM)

+Tín hiệu video được sử lý, điều chế với sóng mang cao tần (AM), khuếch đại công suất rồi truyền đi xa.

+Thiết bị biến đổi hình ảnh (quang) thành tín hiệu điện (t/h

video) gọi là Camera

+Tín hiệu Video và Audio cao tần cùng được khuếch đại công suất và cùng phát trên một kênh sóng theo phương thức

hợp sóng mang

HÌNH ẢNH

+(300-500) v Rt

Cấu trúc mặt bia

Điểm ảnh

Rt

C C

R R

4/Tín hiệu truyền hình đen trắng

a-Tín hiệu hình (VIDEO)

+ Camera có nhiệm vụ biến đổi hình ảnh thành tín hiệu điện (còn gọi là tín hiệu chói Y) bằng phương pháp quét phân tích.

+ Quá trình quét bên thu phải đồng bộ với quá trình quét bên

phát, vì vậy Camera phải tạo ra các tín hiệu đồng bộ

+Tín hiệu VIDEO sẽ gồm : - Tín hiệu chói Y

- Xung đồng bộ dòng Hsyn

- Xung đồng bộ mành Vsyn

t4 t3

t2 t1

t1-t2 : thời gian quét thuận của dòng 54us

t2-t3: thời gian quét ngược của dòng 10us

t5-t6: xung đồng bộ mành 2,5 TH

t4-t7:xung xóa mành

+Tín hiệu hình có mức trắng nhỏ nhất gọi là tín hiệu truyền hình cực tính âm ( hình trên).

Ngược lại,Tín hiệu hình có mức trắng lớn nhất gọi là tín

hiệu truyền hình cực tính dương.

b- Điều chế tín hiệu hình (VIDEO) và tín hiệu tiếng(AUDIO) + Điều chế tín hiệu hình

Tín hiệu hình có dải tần từ 0 – 6MHz

f (MHz) 0

Biên độ

fvmin =0 fvmax =6MHz

6MHz

Để phát dải tần này, người ta phải điều chế AM để chuyển lên dải tần số cao tần VHF có tần số 48MHz tới 230 MHz

f (MHz) 0

Biên độ

fov-fvmax fov-fvmin fov+fvmin fov+fvmax

fov

Để rút ngắn băng tần, phải lọc (nén) bỏ phần lớn biên tần dưới,chỉ giữ lại toàn bộ biên tần trên và một phần biên tần dưới (phương pháp phát biên tần cụt).

Biên độ

f (MHz) 0

fov+fvmax

6MHz fo

v

+ Điều chế tín hiệu Tiếng AUDIO

Tín hiệu âm thanh S có dải tần số từ 40 Hz đến 20 KHz được điều chế FM rồi nhập chung với tín hiệu chói Y và thực

hiện điều chế AM

Dạng tín hiệu âm thanh điều tần( FM)

Tín hiệu âm thanh S và tín hiệu chói Y đã điều chế được khuếch đại công suất rồi cùng phát trên một kênh theo phương thức hợp sóng mang

Mỗi hệ TH có các tiêu chuẩn về độ rông dải tần hình, dải thông và khoảng cách giữa tần số hình và tần số tiếng.

Dải thông của tín hiệu truyền hình đen trắng :

f (MHz) 0

8MHz

Biên độ

6,5-5,5-4,5 MHz

Kết luận về tín hiệu truyền hình đen trắng :

C/ Tiêu chuẩn tín hiệu truyền hình đen trắng

Thông số/Tiêu chuẩn CCIRB OIRTD H Bỉ AnhI PhápL FCCM FCCN

Khoảng cách tần số

hình/tiếng(MHz) 5,5 6,5 5,5 6,0 6,5 4,5 4,5

Tỷ lệ công suất

hình/tiếng 10:1 10:1 10:1 5:1 10:1 10:1 10:1Dải thông Video 5MHz 6MHz 5Mhz 5,5 6MHz 4,2 4,2

Độ rộng kênh RF

II/ TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH

KÊNH fov MHz foa MHZ

III/ HỆ THỐNG THU ( MÁY THU HÌNH ĐEN TRẮNG )

Sơ đồ khối

KHỐI CAO TẦN

( HỘP KÊNH)

TÁCH SÓNG AM

KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

KHUẾCH ĐẠI VIDEO

KHUẾCH ĐẠI TRUNG TẦN

TÁCH SÓNG FM

CRT

AGC

SO PHA TẠO DAO ĐỘNG DÒNG

CÔNG SUẤT MÀNH

TẠO DAO ĐỘNG MÀNH

TÁCH-CHIA XUNG

ĐỒNG BỘ

CÔNG SUẤT DÒNG

BIẾN ÁP CAO ÁP ( FBT)

KHỐI NGUỒN

AC

1- KHỐI CAO TẦN ( HỘP KÊNH)

CỘNG HƯỞNG CHỌN TẦN

KHUẾCH ĐẠI CAO TẦN TRỘN TẦN

DAO ĐỘNG NỘI ( OSC)

+Chọn tần số kênh thu tín hiêu

+Khuếch đại điện áp tín hiệu thu

+Trộn tần số tín hiệu thu (RF) với tần số dao động nội (OSC) thành tần số trung tần (IF)

B/Mạch điện:

Ura

L2 L1

Mạch cộng hưởng chọn tần và khuếch đại cao tần

Mạch trộn tần: IF = OSC - RF

+Tín hiệu trung tần bao gồm cả trung tần hình và trung tần tiếng nên được gọi là trung tần chung

+ Tiêu chuẩn tần số trung tần :

2- KHỐI KHUẾCH ĐẠI TRUNG TẦN

3- KHỐI TÁCH SÓNG THỊ TẦN

+ Tách sóng điều biên(AM) lấy ra tín hiệu thị tần để đưa sang tầng khuếch đại thị tần

A/Nhiệm vụ:

Khối tách sóng thị tần có hai nhiệm vụ

+ Tách sóng phách lấy ra trung tần tiếng thứ hai đưa

sang đường tiếng

IF tiếng thứ hai = IF hình – IF tiếng thứ nhất

TỚI TÁCH SÓNGTIẾNG

IF TIẾNG 2

4 - KHỐI KHUẾCH ĐẠI THỊ TẦN

A/Nhiệm vụ:

Nhận tín hiệu thị tần từ khối tách sóng thị tần và khuếch đại

đủ lớn để cung cấp cho đèn hình

B/Mạch điện:

5 – ĐÈN HÌNH ĐEN TRẮNG (CRT)

+15 KV

KATÔT

CUỘN LÁI TIA

CRT : CATHOD RAY TUBE

G1: Lưới điều khiển G2 : Lưới tăng tốc G3 Lưới hội tụ

ĐIỂM ẢNH

+ MÀN HUỲNH QUANG GỒM CÁC ĐIỂM ẢNH ,

+ MỖI ĐIỂM ẢNH ĐƯỢC PHỦ LỚP PHÁT QUANG

+ TIA ĐIỆN TỬ BẮN VÀO ĐIỂM ẢNH NÀO THÌ ĐIỂM ẢNH ĐÓ PHÁT SÁNG

7 – KHỐI TÁCH SÓNG TIẾNG

A/Nhiệm vụ:

Tách sóng điều tần (FM) từ IF tiếng thứ 2 lấy ra tín hiệu

âm tần cung cấp cho mạch khuếch đại công suất tiếng

8 – KHỐI KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT TIẾNG

A/Nhiệm vụ:

Khuếch đại tín hiệu âm tần cho đủ lớn rồi đưa ra loa

B/Mạch điện:

9 – KHỐI TÁCH XUNG ĐỒNG BỘ

A/Nhiệm vụ:

Tách xung đòng bộ dòng và đồng bộ mành ra khỏi tín hiệu thị tần

B/Mạch điện:

10 – KHỐI TẠO DAO ĐỘNG DÒNG VÀ DAO

Dao động đa hài Dao động nghẹt

11 – KHỐI KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT DÒNG VÀ

MÀNH

A/Nhiệm vụ:

Khuếch đại tín hiệu quét dòng và mành đủ lớn để đưa vào cuộn lái tia điều khiển tia điện tử quét ngang và dọc

B/Mạch điện:

SV tự tìm hiểu mạch kđcs dòng , mành , mạch AFC,

mạch so pha

CHƯƠNG IV :

KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH MÀU

I/ NGUYÊN LÝ TRUYỀN HÌNH MÀU

1- Hệ truyền hình màu cơ bản

A - Nguyên lý truyền 3 màu chính

CAMERA +

Khuếch đại B

Khuếch đại G

Khuếch đại R

Điều chế fB

Điều chế fG

Điều chế fR

B G

R

Máy Phát fov

Hệ thống phát tín hiệu màu

fR fR fR

DB DG

DR

Phổ của tín hiệu màu cơ bản

Hệ thống TH màu cơ bản là hệ thống truyền đồng thời 3 tín hiệu màu riêng biệt của t/h hình.

Nếu dải phổ của mỗi t/h màu là 6 MHz và thêm 1MHz để làm khoảng đệm giữa các dải tần thì dải thông của một kênh

là : D= ( 6 MHz x 3) +1MHz = 19MHz

NHẬN XÉT :

+ Dải thông của t/h màu khá rộng nên khó khăn trong truyền dẫn và không phù hợp với TH đen trắng.

nên không đáp ứng khi thu chương trình TH đen trắng.

B – Sự tương thích giữa TH màu và TH đen trắng

Khi TH màu ra đời thì vẫn còn hàng triệu máy thu hình đen trắng đang sử dụng, vì lý do kinh tế và cũng muốn TH màu và đen trắng cùng tồn tại, sao cho khi phát đen trắng thì cả máy thu màu và đen trắng đều thu được và ngược lại khi phát màu thì

cả máy thu màu và đen trắng đều thu được.

Ph¸t ®en tr¾ng

Để đảm bảo tính tương thích này thì tín hiệu truyền hình màu phải có yêu cầu sau :

+ Đài phát màu phải phát đi tín hiệu chói Y như truyền hình đen trắng

+ Đài phát màu không phát 3 tín hiệu màu cơ bản mà phát 2 tín hiệu hiệu màu là (R-Y) và (B-Y)

Tín hiệu (G-Y) sẽ được khôi phục tại máy thu

+ Độ rộng của một kênh truyền hình màu phải bằng độ rộng của một kênh truyền hình đen trắng → phải cài tín hiệu màu vào phổ tần cao của kênh chói rồi mới truyền đi

C – Tín hiệu truyền hình đầy đủ

t u

t/h chói Y

t/h màu C

t/h đồng bộ màu t/h đồng bộ dòng

Dạng tín hiệu truyền hình màu tổng hợp

KHUẾCH ĐẠI CHÓI Y

MÃ HÓA TÍN HIỆU HIỆU MÀU

Y

R-Y B-Y

KHUẾCH ĐẠI PHÁT

Ảnh

Thấu kính

+CAMERA MÀU GỒM 3 ỐNG VIDICON PHÂN TÍCH HÌNH ẢNH THÀNH 3 MÀU CƠ BẢN LÀ R-G-B

+MẠCH MA TRẬN (MATRIX) TẠO RA TÍN HIỆU CHÓI

Y VÀ TÍN HIỆU HIỆU MÀU (R-Y) VÀ (B-Y) TỪ 3 MÀU

CƠ BẢN THEO CÔNG THỨC Y=0,3R+0,59G+0,11B

B

R G

R4

R3 R2 R1

Y=0,3R+0,59G+0,11B

+MẠCH MÃ HÓA :SỬ LÝ VÀ ĐIỀU CHẾ HAI TÍN HIỆU HIỆU MÀU THEO PHƯƠNG PHÁP CỦA CÁC HỆ MÀU

PAL- NTSC – SECAM.

+TÍN HIỆU CHÓI VÀ TÍN HIỆU SẮC ĐƯA VÀO MẠCH CỘNG-

ĐÓ LÀ VIỆC CHÈN SÓNG MANG MÀU ĐÃ ĐIỀU CHẾ VÀO TÍN HIỆU CHÓI Y THEO PHƯƠNG PHÁP XEN TẦN

f

Tín hiệu chói Y

Tín hiệu C1 Tín hiệu C2

R G B

ĐIỂM ẢNH

ĐIỂM ẢNH ( ĐIỂM MÀU)

II/ CÁC HỆ TRUYỀN HÌNH MÀU

+ VIỆC CHÈN SÓNG MANG MÀU ĐÃ ĐIỀU CHẾ VÀO TÍN

HIỆU CHÓI Y TẠO RA MỘT VÙNG TẦN SỐ CÓ CẢ TẦN SỐ TÍN HIỆU CHÓI VÀ TẦN SỐ CÁC TÍN HIỆU MÀU

+ CÁC TÍN HIỆU TRÊN SẼ PHÁ RỐI LẪN NHAU (HAI TÍN

HIỆU MÀU PHÁ RỐI NHAU, TÍN HIỆU MÀU PHÁ RỐI TÍN

HIỆU CHÓI VÀ NGƯỢC LẠI) HIỆN TƯỢNG NÀY GỌI LÀ SỰ XUYÊN LẪN

f

Tín hiệu chói Y

Tín hiệu C1 Tín hiệu C2

+ VIỆC SỬ LÝ VÀ ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU ĐỂ GIẢM

THIỂU XUYÊN LẪN LÀ NGUYÊN NHÂN SINH RA

BA HỆ TRUYỀN HÌNH MÀU: NTSC, PAL, SECAM.

KHÔNG HỆ NÀO ĐẠT ƯU ĐIỂM TUYỆT ĐỐI,CHÍNH

VÌ VẬY CẢ BA HỆ VẪN TỒN TẠI SONG SONG

f

Tín hiệu chói Y

Tín hiệu C1 Tín hiệu C2

1/ HỆ NTSC (National Television Systeme

Q

• I = 0,74( R-Y) - 0,27 ( B-Y) dải tần 1,5 MHz

Q = 0,48(R-Y) + 0,41 ( B-Y) dải tần 0,5 MHz

c/ Hai t/h I và Q được truyền đồng thời sang

phía thu.

d/ Hai t/h hiệu màu cùng được điều chế biên độ trên cùng một tần số sóng mang phụ fc ( tiêu chuẩn FCC thì fc= 3,58 MHz, T/c CCIR thì fc= 4,43 MHz ), nhưng dịch pha 90 độ, ( Gọi là điều chế vuông góc ).