TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

Truyền hình đen trắng là bước mở đầu cho việc truyền các hình ảnh đi xa. Nó được nghiên cứu và chế tạo vào những năm 60 với những ống thu hình Vidicon

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT

TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TỰ

Truyền hình đen trắng là bước mở đầu cho việc truyền các hình ảnh đi

xa Nó được nghiên cứu và chế tạo vào những năm 60 với những ống thu hìnhVidicon

Truyền hình đen trắng đã được sử dụng ở hầu hết các Quốc gia trên thếgiới, cùng với sự phát triển nhanh chóng của đèn điện tử thì các thiết bị củatruyền hình đen trắng có độ ổn định cao, chất lượng hoàn hảo Nhưng truyềnhình đen trắng lại có nhược điểm là không có khả năng truyền đi các hình ảnh

có màu sắc như trong thực tế

I.1 NGUYÊN TẮC TRUYỀN HÌNH VÀ HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TỔNG QUÁT.

Hệ thống truyền hình là một loạt các thiết bị cần thiết để đảm bảo cácquá trình phát và thu các hình ảnh thấy trong thực tế Truyền hình được dùngvào nhiều mục đích khác nhau Tuỳ theo từng mục đích của truyền hình màxác định chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống cho phù hợp Mục đích chính là ảnhtruyền đi phải trung thực, chất lượng ảnh càng cao thì thiết bị của hệ thốngtruyền hình càng phức tạp, cồng kềnh và phải tuân thủ các nguyên tắc sau:

- Ảnh của vật cần truyền đi qua hệ thống quang học của máy quay hội tụtrên Katốt quang điện của bộ chuyển đổi ảnh tín hiệu Ở bộ chuyển đổi nàyảnh quang được chuyển đổi thành tín hiệu điện nghĩa là chuyển đổi nănglượng ánh sáng thành năng lượng điện

- Hình ảnh là tin tức cần truyền đi, tín hiệu điện mang tin tức về hìnhảnh được gọi là tín hiệu hình hay tín hiệu Video Quá trình chuyển đổi ảnh

1

quang thành tín hiệu điện là quá trình phân tích ảnh Dụng cụ chủ yếu để thựchiện sự phân tích này là phần tử biến đổi quang điện hay ống phát hình.

- Tín hiệu hình được khuyếch đại, gia công được truyền đi theo kênhthông tin sang phía thu Ở phía thu, tín hiệu hình được khuyếch đại lên đếnmức cần thiết rồi đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu→ảnh Bộ chuyển đổi này cótác dụng ngược lại với bộ chuyển đổi ở phía phát, nó chuyển đổi tín hiệu hìnhnhận được thành ảnh quang Quá trình chuyển đổi hình thành ảnh quang làquá trình tổng hợp ảnh, hay khôi phục ảnh Dụng cụ để tín hiệu thực hiện sựchuyển đổi này là phần tử biến đổi điện quang hay còn gọi là ống thu hình

- Quá trình biến đổi tín hiệu→ ảnh phải hoàn toàn đồng bộ và đồng phavới quá trình chuyển đổi ảnh tín hiệu thì mới khôi phục được ảnh quang đãtruyền đi xa Để thực hiện được sự đồng bộ và đồng pha trong hệ thốngtruyền hình phải dùng một bộ tạo xung đồng bộ, xung đồng bộ được đưa đến

bộ chuyển đổi ảnh→ tín hiệu để khống chế quá trình phân tích ảnh, đồng thờiđưa đến bộ khuyếch đại và gia công tín hiệu hình để cộng với tín hiệu hình rồitruyền sang phía thu, tín hiệu hình được cộng thêm xung đồng bộ được gọi làtín hiệu truyền hình

Ở phía thu, xung đồng bộ được tách ra khỏi tín hiệu truyền hình vàdùng để khống chế quá trình tổng hợp ảnh hay quá trình khôi phục ảnh

2

Kênh thông tin

Bộ khuyếch đại tín hiệu

Bộ chuyển đổi tín hiệu ảnh

Bộ tách xung đồng bộ

Bộ tạo xung đồng bộ

I.1.1 Nguyên lý tạo tín hiệu Video.

Trong truyền hình để truyền được ảnh động, từng ảnh được phân tích bằngquá trình quét thành các dòng theo chiều ngang Có 2 phương pháp quét:Quét lần lượt và quét xen kẽ

I.1.1.1 Quét lần lượt.

- Các dòng được quét theo thứ tự từ mép trái dòng 1 sang mép phảidòng A và quay về phía trái theo nét rời Rồi lại bắt đầu từ mép trái dòng 2quét về mép phải dòng B sau đó lập tức quay về mép trái dòng 3 Cứ nhưvậy dòng điện tử quét từ phía trên xuống đến Z Như vậy là kết thúc việc phântích một ảnh Sau đó tia điện tử quay nhanh về mép trái dòng một của ảnh thứ

2 quá trình trên xảy ra liên tiếp với ảnh thứ 3, thứ 4

Ưu điểm: Phương pháp đơn giản, thiết bị đơn giản, cũng như đơn giản về

đồng bộ

Nhựơc điểm: Phổ thị tần rất rộng 13MHz.

I.1.1.2 Quét xen kẽ.

Phương pháp quét xen kẽ giống phương pháp quét lần lượt ở chỗ dòngđiện tử cũng quét từ trên xuống dưới, từ trái qua phải và các dòng điện tử quétngược cũng được xoá Điểm khác cơ bản là một ảnh được chia thành 2 mành

và thực hiện quét theo nguyên lý sau Mỗi ảnh được truyền làm hai lượt, lượtđầu truyền tất cả các dòng lẻ (1,3,5,7 ) gọi là mành lẻ Lượt hai truyền tất cảcác dòng chẵn (2,4,6 ) gọi là mành chẵn

3

1 234

A BZ

Điểm ảnh

Điểm bắt đầu

Sơ đồ quét lần lượt

Ưu điểm: Phổ

tín hiệu của phương pháp quét xen kẽ (6,5MHz) hẹp hơn phổ tín hiệu củaphương pháp quét lần lượt (13MHz)

Nhược điểm: Việc đồng bộ pha phức tạp hơn nhiều.

Trong quét xen kẽ, mỗi mành gồm 525/2= 262,5 dòng hình hoặc 625/2=312,5 dòng hình Tần số mành (nửa mành) là 50Hz đối với tiêu chuẩn 625dòng hệ PAL và 60 Hz đối với tiêu chuẩn 525 dòng hệ NTSC

I.1.2 Quá trình quét.

Một hệ thống điện tử có khả năng truyền chỉ một bít thông tin trongmột thời gian nhất định Do đó ảnh truyền hình được phân tích thành các phần

tử nhỏ truyền lần lượt tới phía thu và được tổng hợp lại tại màn hình của phíathu Tất cả các phần tử của ảnh được khôi phục và xuất hiện lần lượt đối vớimắt người xem

Camera sử dụng đèn phân tích ảnh để hội tụ ảnh quang nên lớp ảnh quang tỷ

lệ thuận với ảnh được chiếu sáng tại mọi điểm, được triển khai và lưu trên lớpnày Một dòng điện tử được dùng để biến đổi ảnh điện chung thành dòng điệntương ứng Dòng điện tử này được hội tụ vào một điểm tròn và được kéo lầnlượt qua ảnh có hai mành theo hai dòng liên tiếp Mỗi dòng chứa một nửa số

4

Hướng m nh àquét

Dòng 1, m nh 2 à Dòng 1, m nh 1 à

Sơ đồ quét xen kẽ

dòng quét cuả một ảnh Hai mành được sắp xếp theo chiều đứng sao cho cácdòng quét xen kẽ nhau và chúng tạo thành ảnh Ảnh được quét từ trái sangphải từ trên xuống dưới Tia quét được điều khiển bằng hai từ trường ngang

và đứng thông qua cặp cuộn dây quét Quá trình này được gọi là quét xen kẽtuyến tính

Tín hiệu video tổng hợp được tạo ra từ camera gồm: Thông tin video,tín hiệu đồng bộ, tín hiệu xoá Tín hiệu video truyền đi những thông tin sauđây

Xung xoá bao gồm xoá dòng và xoá mành Xung xoá dòng và xung xoá mành

có thời gian lớn hơn thời gian đồng bộ dòng và đồng bộ mành Các thiết bịvideo thường kết nối với nhau bằng cáp đồng trục (không đối xứng 75Ω)

5

I.1.3 Quá trình tái tạo lại hình ảnh.

Ở phớa thu, đèn tổng hợp hình ảnh CRT tạo lại ảnh ban đầu Dòng điện

tử trong CRT được điều khiển theo chiều ngang và đứng, đồng bộ với dòngđiện tử trong pickup tube (đèn phân tích ảnh) Dòng điện tử của CRT lýtưởng tỉ lệ với dòng điện tử của đèn phân tích ảnh Còn dòng lái tia trongcuộn lái tia của monitor thì đồng bộ với dòng lái tia của pickup tube camera.Trong thực tế đặc trưng dòng điện trong CRT (đặc trưng điện áp điều khiển

độ chói sáng thu hình (CRT) là phi tuyến Để sửa nó, mạch khuyếch đạivideo của camera thực hiện việc gây méo trước là sửa gama Kết quả nhậnđược là quan hệ tuyến tính giữa độ sáng của ảnh gốc và độ sáng tạo lại ởCRT

I.2 ĐẶC ĐIỂM TRUYỀN HÌNH ĐEN TRẮNG.

I.2.1 Đặc điểm tín hiệu video đen trắng

Truyền hình không chỉ truyền đi hình ảnh mà còn truyền thêm tin tứcnữa đó là âm thanh (có dải tần qui định là 10MHz) điều tần (FM) với sóngmang phụ 4,5MHz hoặc 6,5MHz nằm ngoài dải tần số của video 0→ 4,2MHz(hoặc từ 0 →6,5MHz) Do đó có thể nhập chung với video để truyền đi trêncùng một đường mà không bị lẫn lộn vào nhau

Ba tin tức đầu được phân biệt bằng các tin tức đen trắng (Ey) nằm trênmức 0 Hai tin tức về đồng bộ dọc FH, FV nằm phía dưới Dải tần của Ey là

0→ 4,2MHz Tin tức thứ 4 âm thanh được điều tần với tần số 4,5MHz sau đónhập chung với tin tức trên Như vậy truyền hình đen trắng đã chứa tổng cộng

4 tin tức, tin tức Audio được phân biệt với 3 tin tức kia bằng tần số Tất cả 4tin tức kia nằm chung trong một tín hiệu (singnal) gọi là tín hiệu hình ảnhtrắng được đưa vào mạch điều biên (AM) với sóng mang 187,25 MHz Người

ta chỉ truyền đi dải biên cao do đó kênh 9FCC là từ 187,25→191,75MHz

6

Trong đó tin tức chỉ độ sáng tối chỉ từ 187,25→191,45MHz và tin tức âmthanh ở ngay 191,75 MHz.

I.3 TRUYỀN HÌNH MÀU.

I.3.1 Nguyờn lý truyền hỡnh màu.

Truyền hỡnh đen trắng ra đời là bước mở đầu cho việc truyền cỏc hỡnhảnh trong thực tế đi xa Nú được nghiờn cứu chế tạo và làm việc hoàn chớnhvới tốc độ ổn định rất cao Do thế giới ngày càng phỏt triển và ngành điện tửcũng phỏt triển nhanh chúng mà truyền hỡnh đen trắng khụng đỏp ứng đượcnhu cầu thưởng thức ngày một cao của con người nú khụng thể truyền điđược những cảnh vật với đầy đủ màu sắc trong thiờn nhiờn Vỡ vậy việc phỏttriển truyền hỡnh mầu là điều tất yếu, nú đỏp ứng được việc truyền hỡnh ảnhmầu sắc rực rỡ trong thiờn nhiờn

Hệ thống truyền hỡnh ra đời dựa trờn cơ sở cú sẵn của truyền hỡnh đen trắng

và phỏt triển hoàn chỉnh Do vậy hệ truyền hỡnh màu phải đảm bảo tớnh kếthợp với truyền hỡnh đen trắng để làm sao khi phỏt truyền hỡnh màu mà cỏcmỏy thu đen trắng vẫn thu được và phỏt đi truyền hỡnh đen trắng, mỏy thuhỡnh màu cũng cú thể thu được truyền hỡnh đen trắng

Nguyờn lý truyền hỡnh màu dựa vào những đặc điểm của mỏy thu màu sắc,mắt người và thuyết ba màu cơ bản này qua sự pha trộn giữa cỏc màu vớicường độ khác nhau ta cú được đầy đủ cỏc màu sắc trong thiờn nhiờn

Để cú thể tỏi tạo thờm hỡnh ảnh màu, cần thiết phải truyền thờm thụng tin vềmàu sắc ngoài thụng tin về độ chúi của từng phần tử ảnh Hệ thống truyềnhỡnh màu khụng làm tăng số kờnh thụng tin mà vẫn truyền được hỡnh ảnhmàu và thoả món được tớnh kết hợp Trong đú mỏy thu hỡnh màu cú thể thuđược chương trỡnh phỏt của mỏy phỏt tớn hiệu đen trắng và ngược lại Vỡvậy để thoả món được điều kiện kết hợp cần phải phỏt cả tớn hiệu phản ỏnh

độ chúi của hỡnh ảnh kốm theo với cỏc tớn hiệu mang tin tức về màu sắc

7

Tất cả các nguyên tắc của truyền hình đen trắng đều được tận dụng ở truyềnhình màu Nói cách khác đi truyền hình màu trước hết phải làm lại tất cả các côngviệc của truyền hình đen trắng Điểm khác biệt giữa truyền hình màu và truyền hìnhđen trắng ở chỗ Thay vì chỉ quan tâm tới cường độ sáng tối của từng điểm ảnh trêncảnh thì truyền hình màu phải quan tâm tới tính chất màu sắc của từng điểm trênmột cảnh.

I.3.1.1 Nguyên tắc truyền 3 màu chính.

Muốn có được tin tức sáng tối của từng điểm thì truyền hình đen trắngdùng một đèn quang điện Vidicom để đo biên độ trung bình của toàn phổ.Vậy có được tin tức của điểm màu, truyền hình màu phải chia phổ làm 3quãng R, G, B và dùng 3 đèn quang điện Vidicom để đo biên độ trung bìnhcủa 3 quang phổ

Hình 1-2 mô tả cách thức phân chia điểm màu thành 3 thành phần.Hình màu cần truyền đi qua thấu kính được phân tích thành 3 chùm tia nhờ hệthống lăng kính và gương phản chiếu Sau đó 3 chùm tia này đi qua hệ thốngkính lọc R, G, B Ở mặt kia của hệ thống kính lọc sẽ chỉ có các thành phần R,

G, B và tác động lên 3 đèn quang điệnVidicom để chuyển đổi thành 3 tín hiệuđiện, sau sửa méo sẽ được 3 tín hiệu điện ER, EG, EB

8

R G B

Ánh sángÁnh sángánh sáng

Bằng các phương pháp điều chế khác nhau vào sóng mang phụ haitrong 3 tín hiệu màu là ER-EY và EB-EY được lồng vào phổ tín hiệu chói củakênh truyền hình đen trắng để phát đi.

Phía thu tiếp nhận kênh truyền hình màu qua các khâu xử lý và giảiđiều chế lập lại 3 tín hiệu màu cơ bản ER, EG,EB rồi qua 3 tầng khuyếch đạimàu cuối tác động vào 3 katốt của đèn hình màu Ba tia điện tử từ ba katốtcủa đèn hình màu là KR, KB , K G với cường độ khác nhau mang tin tức củaảnh bắn vào các điểm phát màu tương ứng trên màn hình màu để tái tạo lạiảnh màu

I.3.1.2 Mã hóa và giải mã trong truyền hình màu.

tín hiệu chói Ey lẫn vào tín hiệu Audio Khoảng hở đó là quá hẹp so vớidải tần của hai tín hiệu sắc (khoảng hở 1,5Khz).

Phương thức để chèn hai tín hiệu sắc vào kênh sóng đã có sẵn của đentrắng Bước trước tiên là một mạch ma trận sẽ làm các công việc cộng, trừcác điện áp theo tỷ lệ đã định sẵn để chuyển đổi ER , EG,, EB thành một tín hiệuchói Ey và hai tín hiệu sắc ER -EY và EB - EY Tiếp theo người ta điều chế tínhiệu sắc với sóng mang phụ có tần số bé hơn tần số cao nhất của Ey Cuốicùng cho nhập chung sóng mang phụ đã điều chế này vào tín hiệu màu trong

đó có chứa tất cả 6 tin tức Vậy tin tức truyền đi được bắt đầu từ 3 tín hiệu ER ,

EG,, EB chuyển đổi dần thành tín hiệu màu gọi là quá trình mã hóa tín hiệumàu

- Giải mã.

Khoảng tần số của tín hiệu màu nằm hoàn toàn trong kênh sóng OIRThoặc FCC Nó được điều biên AM và truyền đi giống như đã truyền tín hiệuđen trắng Như vậy phần đầu của máy thu hình màu gồm Anten, Tuner, IF vàtách sóng hình vẫn giống như máy thu hình đen trắng

Tại đầu ra của tầng dải điều biên (tách sóng hình) chúng ta có được tínhiệu màu Một mạch lọc sẽ giải ra sóng mang phụ đã điều chế rồi tách sóng để

có hai tín hiệu ER -EY và EB - EY Phối hợp với tín hiệu chói Ey cả 3 tin tức sẽđược đưa vào mạch ma trận để lấy ra đủ 4 tin tức đưa vào đen hình Ba tiađiện tử bắn ra sẽ mang lại 3 tin tức đầu tiên là ER, EG,, EB Toàn bộ quá trìnhtrên xảy ra tại máy thu hình màu gọi là quá trình giải mã tín hiệu màu

+Sự xuyên lẫn và lý do tồn tại các hệ màu khác nhau.

Khi nén sóng mang phụ đã điều chế vào trong tín hiệu chói có một khoảngtần số mà ở đó có cả tin tức chói lẫn tin tức màu Chúng sẽ phá rối lẫn nhau gọi là

sự xuyên lẫn Vấn đề lựa chọn sóng mang phụ và phương pháp điều chế như thếnào để sự xuyên lẫn giảm tối đa là nguyên nhân tồn tại 3 hệ màu NTSC, SECAM,PAL Vì cả 3 hệ đều đạt mặt này thì mất mặt kia, không có hệ nào đạt được kết quảtối ưu

+ Khảo sát tín hiệu chói Ey.

Trong cả 3 hệ màu NTSC, SECAM, PAL nói trên tín hiệu chói hay tínhiệu hình đen trắng luôn được định nghĩa:

Ey = 0,3ER + 0,59EG + 0,11 EBQua nghiên cứu về cấu tạo và sự cảm nhận màu sắc của mặt người,người ta thấy rằng độ chói 100% mà mắt người cảm nhận được có sự thamgia 30% của ánh sáng đỏ, 59% xanh lá cây, 11% xanh lơ Đáp tuyến về độ

nhậy của đèn điện tử Vidicom cũng được làm sẵn giống như độ nhậy của mắt

để có được tin tức về độ chói của cảnh tạo hình đen trắng Ở Camera màu 3thành phần R, G, B đã được tách riêng và muốn có được lại tin tức về độ chóinhư cũ người ta phải nhập chung chúng theo tỷ lệ như cũ

Giả sử cảnh là trắng có cường độ sáng chuẩn (tương ứng mức chói100%) Camera đen trắng thu cảnh này cho ra video với mức cao nhất 100%với biên độ đỉnh - đỉnh =1volt Ở camera màu phổ được chia làm 3 quãng vàbiên độ của 3 quãng phổ như cũ, 3 đèn điện tử Vidicom vẫn đo được ER=1V,

EG=1V, EB=1V Để tạo lại tín hiệu chói giống như Camera đen trắng người talấy 30% của ER, 59% của EG, 11% của EB để có

Ey = 30+59+11 =100%

Ảnh được thể hiện chính xác hơn khi ta thu cảnh xanh lá cây và máingói đỏ giữa trưa nắng Cường độ sáng tối ở cả 2 nơi bằng nhau, nếu độ nhậycủa đèn điện tử Vidicom lại đồng đều với các bước sóng thì kết quả đo cường

độ sáng ở lá cây xanh và mái ngói đỏ sẽ được hai điện áp bằng nhau, do đókhông tạo lại hình ảnh đen trắng được Chính vì độ nhậy không đều chỉ có30% ở bước sóng đỏ và 59% ở bước sóng xanh (so với 100% ánh sáng trắng

có cùng cường độ) Vì vậy hai điện áp đo được sẽ khác nhau và trên màn hìnhđen trắng hình sẽ sáng đậm ở mái ngói đỏ và xám nhạt ở xanh lá cây

B&W video camera

Color video camera

Hình I.1-5 Sự tạo th nh E à y ở Camera đen trắng v m u à à

+ Ánh sỏng và màu sắc:

- Ánh sỏng thực chất là súng điện từ nằm trong dải súng mà mắt ta cúthể nhỡn thấy được Nằm trong dải tần số rất nhỏ từ (3.8-7.8) x 1014 Hz tươngứng với bước súng λ = 380÷788nm Ánh sỏng tự nhiờn cú nguồn là mặt trờiphỏt ra ỏnh sỏng trắng nú là tổ hợp của cỏc ỏnh sỏng màu khỏc nhau

- Màu sắc Ánh sỏng cú bước súng khỏc nhau tỏc động lờn mắt ta sẽcảm nhận thấy cỏc màu sắc khỏc nhau Trong phổ của ỏnh sỏng thấy đượcgồm nhiều màu sắc, mà màu rừ rệt nhất là màu đỏ, cam, vàng, lục, lam, lơ,tớm

- Cảm nhận về màu sắc của mắt người

Do cỏc màu cú bước súng khỏc nhau nờn ảnh của cỏc màu khụng cựngngay trờn vừng mạc Như 3 vạch màu RGB kẻ sỏt gần nhau và điều tiết đểmắt thấy màu lục (màu lục nằm ngay trong vừng mạc) thỡ màu lơ hiện trướcvừng mạc và màu đỏ hiện sau vừng mạc Vỡ vậy mắt người khụng cú sự cảmnhận đồng thời nhiều chi tiết tinh vi

Mắt cú độ nhậy lớn nhất đối với màu lục, sau là vàng lam (λG= 525nm ÷

575nm)

Độ nhậy cuả mắt đối với ỏnh sỏng màu lơ chỉ đạt 10% so với màu lục (λB

=450nm)

Đặc tớnh của màu sắc: Màu được đặc trưng bởi ba đại lượng:

* Độ chúi và độ sỏng là thụng số khỏch quan và chủ quan chỉ mức độsáng cuả màu sắc

13

* Sắc màu: Là thụng số chỉ tớnh chất của màu nhờ đú ta nhận biết đượccỏc màu khỏc nhau đỏ, lục, cam, vàng

* Độ bóo hoà màu là thụng số chỉ tớnh đậm nhạt của màu Nếu ta lấyphẩm đỏ đổ từ từ vào một cốc nước trong Ban đầu nước cú màu hồng nhạt sau sangmàu đỏ nhạt rồi đỏ thẫm ta đổ thờm nữa vẫn thấy màu khụng thay đổi đú chớnh là độbóo hoà màu

* Độ sạch màu: Là thụng số chỉ hàm tương đối của màu quang phổchứa trong ỏnh sỏng nào đú tớnh theo tỷ lệ phần trăm Nú cho biết quangthụng của ỏnh sỏng trắng lẫn trong quang thụng của nguồn sang đó

I.3.2 Đặc điểm các hệ truyền hình màu.

Để cú thể tỏi tạo lại một hỡnh ảnh màu cần thiết phải truyền thờmthụng tin về màu sắc, ngoài thụng tin độ chúi của từng phần tử ảnh Hệ thốngtruyền hỡnh màu khụng làm tăng số kờnh thụng tin mà vẫn truyền được hỡnhảnh màu, thoả món được tớnh kết hợp Trong đú mỏy thu hỡnh màu cú thểthu được chương trỡnh phỏt của mỏy phỏt tớn hiệu đen trắng và ngược lại

Vỡ vậy để thoả món điều kiện kết hợp cần phải phỏt cả tớn hiệu phản ỏnh độ

chúi của hỡnh ảnh kốm theo với cỏc tớn hiệu mang tin tức về màu sắc Đểphỏt đi đồng thời ba tớn hiệu với hệ thống thu phát có giải thông tần khôngrộng hơn với hệ thống truyền hình đen trắng Người ta đã đề ra nhiều giảipháp hình thành nhiều tiêu chuẩn truyền hình khác nhau

I.3.2.1 Hệ màu NTSC.

Hệ NTSC là hệ màu đầu tiên được ra đời tại Mỹ và chính thức đượcphát sóng vào năm 1954 trên kênh FCC

Hệ NTSC dùng mạch ma trận để chuyển đổi 3 tín hiệu màu cơ bản là

ER , EG,, EB thành tín hiệu chói Ey và hai tín hiệu màu EI và EQ theo các biểuthức sau:

EY = 0,3ER + 0,59EG + 0,11EB

EI = 0,74 (ER –EY) – 0,27 (EB- EY)

14

EQ =0,48 (ER-EY) + 0,14(EB –EY)Tín hiệu NTSC được truyền đi trên kênh sóng FCC có dải tần hẹp4,5MHZ Để giảm tối đa sử ảnh hưởng của truyền hình sắc càng nhiều càngtốt thì phương pháp thu hẹp được giải thông của tín hiệu sắc càng nhiều càngtốt Kết quả nghiên cứu cho thấy chỉ có màu nằm theo hướng EQ lệch pha 33o

so với trục toạ độ là mắt người phân tích kém nhất và giải tần tương ứng chỉcần 0,5MHz Còn tất cả các hướng khác giải thông tương ứng đều xấp xỉ1,5MHz Vì vậy hệ NTSC đã xoay cả hệ trục EB -Ey và ER-Ey đi một góc 330

và xác định tọa độ màu mới bằng hệ trục toạ độ Ey và EQ Do đó giải tần củamột trong hai tín hiệu sắc Ey chỉ còn 0,5MHz giải tần Ey lý thuyết là 1,5MHznhưng thực tế chỉ truyền đi 1,2MHz

+ Điều biên nén (SAM)

Trước khi nhập chung vào tín hiệu chói 2 tín hiệu sắc được điều biênném vào sóng mang phụ Fsc có tần số được chọn là 3,58MHz

+ Điều chế vuông góc.

Sau khi điều biên nén EI, EQ trở thành hai sóng sin có tần số Fsc =3,58MHz có biên độ EI, EQ để phân biệt chúng rõ ràng mà không lẫn lộn vớinhau người ta chọn sóng mang phụ đã điều chế EI sớm pha lên 900 so với phacủa EQ hay gọi là điều chế vuông góc 2 tín hiệu sắc EI, EQ

Mạch điều chế vuông góc mô tả cách thức để nhập chung hai tin tức EI và EQ.Trước tiên một mạch dao động tạo ra sóng sin 3,58 MHz Người ta cho sớm

Hình I.1-6 Điều biên nén E

I , E

Q v o sóng sin 3,58MHz à

pha lên 330 để điều biên nén EQ rồi lại làm sớm pha thêm 900 nữa để điềubiên nén EI Sóng điều biên nén của EI (hay C1) là sóng sin có tần số 3,58Mhz.Biên độ Ey và pha là 1230 so với pha gốc 0 từ mạch dao động ra Tương tựsóng điều biên nén của EQ (hay C2) là sóng sin có tần số 3,58MHz, biên độ là

EQ và pha là 330 so với pha gốc Hai sóng C1 và C2 lệch pha nhau 900 đượcnhập chung vào một mạch cộng để có duy nhất C = C1 +C2

EY 4,2MHz

EQ4,2MHz

EI1,2MHz

Delay 0,7µs

FH

NTSC color video

Để có thể tách sóng, hệ màu NTSC phải truyền đi tin tức về pha gốccủa sóng mang phụ Tin tức thứ bảy này gọi là lóe màu (Coulor Burst) haycòn gọi là xung đồng bộ màu Bắt đầu từ Fsc có pha 00 được đảo pha 1800 đểđưa vào tầng cổng lóe Cổng này bình thường đóng và chỉ mở ra một dòngmột lần khi xuất hiện xung có tần số FH rơi đúng vào thời điểm thềm sau củaxung đồng bộ ngang Kho cổng mở khoảng từ 8÷12 chu kỳ, sóng sin 3,58 cópha 1800 đi xuyên qua cổng nhập chung với tín hiệu chói và nằm gọn lại thềmsau của xung đồng bộ ngang là thời gian không có tin tức khác của hình.

Ở ngõ ra cuối cùng ta có được tín hiệu màu NTSC có chứa tổng cộng 7 tintức

4 tin tức đầu là của truyền hình đen trắng gần tin tức về sáng tối, FM đủtiếng, đồng bộ dọc và đồng bộ ngang Tin tức về sáng tối và FM tiếng nằmtrên mức 0 (mức xóa) có biên độ tối đa là 100% phân biệt nhau bằng tần số.Hai tin tức đồng bộ nằm dưới mức 0 có biên độ - 40%, phân biệt nhau bằngkhổ rộng của xung

2 tin tức về màu EI và EQ nằm trong sóng điều biên nén vuông góc (Fsc

= 3,58 MHz có biên độ và pha thay đổi tùy theo điểm màu) Khi nhập chungvới tín hiệu chói Ey biên độ của nó có thể cao tối đa là +1230 và thấp nhất là

17

-330 Cách phân biệt tín hiệu chói vẫn là tần số, hai tin tức về màu nằm xungquanh 3,58MHz, giới hạn về phía thấp nhất là: 3,58 – 1,2 = 2,38MHz.

Tin tức cuối cùng xung đồng bộ màu (lóe màu) là tin tức cần thiết đểtách sóng điều biên nén, có biên độ ± 20% nằm gọn trong thềm sau của xungđồng bộ ngang độc lập với 6 tin tức trên

+Giải mã màu ở hệ NTSC.

18

FM sound

0.6 0.61.3

Chúng ta đã biết tín hiệu hình màu NTSC có dải tần hoàn toàn nằmtrong kênh sóng Fsc và như vậy nó cũng được truyền ngoài trời như đã truyềntín hiệu đen trắng Vậy phần đầu của máy thu hình màu gồm: Anten, tuner,

IF, tách sóng hình cũng thiết kế như máy thu hình đen trắng Bắt đầu tại ngõ

ra của tầng tách sóng hình ta có được gọi là tín hiệu màu NTSC trong đó cóchứa 7 tin tức Bốn tin tức của đen trắng sẽ được tách ra để dùng vào mụcđích như đã thấy ở máy thu hình đen trắng, còn lại 3 tin tức về màu cũng sẽ được

Ở tầng tách sóng hình, toàn bộ giải tần của Ey được đưa tới mạch matrận ngang qua một dây trễ 0,7µs để đợi 2 tín hiệu sắc EI và EQ Toàn bộ giảitần này (0÷1,2MHz) đồng thời cũng được đưa vào tầng khuyếch đại màu Đó

là một tầng khuyếch đại lọc, chỉ khuyếch đại các tần số trong khoảng sóngmang phụ đã điều biên nén (xung quanh 3,58MHz) Sóng mang phụ đã điềubiên nén sau đó rẽ làm 2 đường đưa vào mạch ma trận cùng với tín hiệu chói

Ey Mạch ma trận sẽ làm công việc cộng trừ các điện áp theo tỷ lệ đã định sẵn

để ở ngõ ra có được -Ey đưa vào Katôt đèn hình màu và EB -Ey và ER-Ey, EG

-Ey đưa vào ba lưới một của 3 ống phóng tia điện tử trong đèn hình màu

Để có thể tách sóng điều biên nén phải có pha gốc của sóng mang phụ.Tầng cổng loé là một tầng khuyếch đại chỉ mở ra khi có chung tần số quétngang đi vào đúng ngay thời điểm thềm sau của xung đồng bộ ngang Nhưvậy ở ngõ ra của tầng cổng loé, tất cả các tin tức khác đều bị loại bỏ và chỉcòn lại tin tức loé màu với pha là pha gốc 00 được đưa vào kích một tầng daođộng bằng thạch anh có tần số 3,58MHz Ngõ ra của thạch anh sẽ là sóng sinthuần tuý với pha gốc 00 Người ta làm sớm pha sóng sin này lên 330 để đưavào tách sóng điều biên nén của EQ rồi lại làm sớm pha lên 900 nữa để đưavào tách sóng EI.

+Nhận xét về hệ NTSC.

Ưu điểm:

Hệ NTSC truyền đồng thời cả hai tín hiệu sắc EI và E Q

Điều biên nén vuông góc EI và EQ vào sóng mang phụ là Fsc =3,58MHz

Tín hiệu màu NTSC có chứa 4 tin tức có sẵn ở truyền hình đen trắng(Ey) 2 tín hiệu sắc EI và EQ, 1 tín hiệu loé màu

I.3.2.2 Hệ màu PAL

- Hệ màu PAL thay đổi pha theo từng dòng ra đời tại Tây Đức theo tiêuchuẩn FCC Được phát sóng chính thức năm 1966 trên kênh sóng CCIR(5,5MHz phương pháp mã hoá xem như là hệ NTSC cải tiến Hai tín hiệu sắc

U và V vẫn được điều biên nén vuông góc vào trong sóng mang phụ chọn bội

số lẻ của FH/2 (Fsc = 4,43MHz) nhưng một trong hai tín hiệu sắc (tín hiệu V)

20

bây giờ được đảo pha lần lượt từng dòng một Bằng cách này tại máy thu tínhiệu sắc được tự động sửa sai pha (nếu có sai) và như thế khắc phục đượcnhược điểm của hệ NTSC Ngày nay hệ PAL được dùng rộng rãi ở nhiềunước như; Đức, Thuỵ Điển, Anh

+ Đặc điểm hệ màu PAL.

Xuất phát từ lý do khử nhiễu và đảm bảo tín hiệu tương dung tốt vớitruyền hình đen trắng, người ta chọn tần số sóng mang màu Fsc theo biểuthức sau:

FSC = (284-1/4) FH + 1/2 FV = (284 –1/4) 15625 +25 = 4,43361872Hz ≈ 4,43 MHz

Tín hiệu chói Ey được tính theo công thức:

EY = 0,3ER +0,59 EG +0,11 EB

Độ rộng dải tần là 5MHz, hai tín hiệu sắc được định nghĩa là:

EU = 0,493 (EB –EY)

EV = 0,877(ER -EY)Hai hệ số nén 0,493 và 0,877 chính là đã thấy ở hệ NTSC chỉ khác là ở hệPAL không cần xoay hệ trục đi 330, giải tần EU và EV từ 0,5÷1,5MHz ở mức 2dB.Tọa độ màu là tọa độ xác định vị trí các màu của hệ PAL Sau khi điều biên nénvuông góc vào sóng mang phụ Một số chỉ tiêu của hệ PAL cũng giống như hệNTSC

21

Chính vì vậy mà có thể dùng mạch tách sóng điều biên hoặc mạch tách sóngbiên độ để hồi phục hai tín hiệu sắc.

+ Tín hiệu đồng bộ màu.

Tín hiệu đồng bộ màu ở hệ PAL đảm nhận hai chức năng:

- Thực hiện việc tự động điều chỉnh tần số và góc pha ban đầu của daođộng điều hòa, do bộ tạo sóng mang phụ trong máy thu hình tạo ra Sao cholúc nào cũng bằng tần số và góc pha ban đầu của sóng mang phụ phía phát(giống hệ NTSC)

- Làm cho chuyển mạch điện tử (CMĐT) trong máy thu hình hoạt độngđồng pha với CMĐT ở phía phát

Để hoàn thành chức năng thứ nhất cũng như hệ NTSC, tín hiệu đồng bộmàu gồm 8÷12 chu kỳ dao động điều hòa có tần số bằng FMP bố trí ở thềm sau củatất cả các xung tắt dòng trừ khoảng thời gian truyền xung đồng bộ mặt, xung cânbằng trước sau

Để hoàn thành chức năng thứ hai, góc pha ban đầu của tín hiệu đồng bộmàu cũng thay đổi theo từng dòng quét Cụ thể mà đối với dòng quét mà sóng

22

Điều biên cân bằng

Trigơ đếm

Điều biên cân bằng

mang phụ mang tín hiệu EV không đảo pha véc tơ tín hiệu đồng bộ màu kýhiệu là EB tạo với trục R- Y và B- Y một góc bằng 1350, còn đối với các dòng

mà sóng mang phụ mang tín hiệu EV có đảo pha 2250

Véc tơ tín hiệu đồng bộ màu có thể là tổng hợp của hai véc tơ thành phầnvuông góc EU và EV

- Phổ tần của tín hiệu truyền hình màu đầy đủ.

Phổ tần của tín hiệu truyền hình màu đầy đủ hệ PAL theo tiêu chuẩn

EG Đối với cả hai tín hiệu màu EV và EU đều truyền toàn bộ dải biên tần dưới

và một phần dải biên tần trên

+ Mã hoá ở hệ màu PAL.

Phương pháp mã hoá ở hệ màu PAL về cơ bản vẫn sử dụng phương pháp điều biênnén vuông góc như ở hệ NTSC, chỉ thay đổi chút ít về góc pha của sóng mang phụ.

- Góc pha 00 được dùng để điều biên nén tín hiệu sắc EU (thay vì 330 như ở

+ Tự động sửa sai pha ở máy thu trong hệ PAL.

Giả sử ta cần truyền đi màu M(U,V) thì hệ PAL, dòng N chẳng hạntruyền đi M(U,V), dòng kế tiếp N+1 truyền đi màu giả M’ (U,V) rồi lạiM(U,V)

Tại máy thu, do quá trình bị sai pha trên đường truyền, màu M bị sớmpha một góc thành màu M1, tại dòng M’ pha cũng bị sớm pha một góc M2(việc sớm pha hay muộn là do đường truyền chứ không lệ thuộc vào pha ban

24

MẠCH

MA TRẬN

FH/2

PAL color video

Hình I 1-13 Mã hóa m u à ở hệ PAL

+1350-1350

đầu) Do M’ chỉ là màu giả mục đích tự sửa sai pha Thế nên ở các máy thu tạidòng M’ (U,V) phải đảo pha EV lại như cũ để có M(U,+V) kết quả ta có: M’

2(U2,-V2)⇒ M2 (U2,V2) với V2 chỉ đảo pha của -V2’ và U2’ Bây giờ nếu đem cảhai tín hiệu sắc trong dòng M nhập chung với hai tín hiệu sắc của dòng M’ tacó: V1 + V2 # 2V và U1 + U2# 2U

Nói khác đi M1 + M2 # 2M (2U, 2V), việc nhập chung cả hai tín hiệucủa dòng dưới đã giúp ta lấy lại pha đúng nhưng biện độ lại khác hai lần biên

bộ đúng Điều này không quan trọng vì sau khi tách sóng điều biên nén cáctín hiệu sắc còn phải được khuyếch đại lên nhiều lần để có đủ biên độ đưa vàođèn hình màu

+ Giải mã hệ PAL.

Đầu tiên toàn bộ giải tần 0 ÷5 MHz của tín hiệu chói đi thẳng đến mạch matrận ngang qua một dây trễ 0,7µs để chờ tín hiệu sắc Tín hiệu sắc nằm trong dảitần 4,43MHz điều biên nén vuông góc được lọc ra nhờ tầng Color IF, sau đó sẽ làm

ba đường đi vào ma trận PAL Đường một đảo pha một góc 1800 ra ở điểm A,đường hai đi ngang qua dây trễ 1H =64µs ra ở điểm B, đường3 đi trực tiếp đếnđiểm C

25

Đem tín hiệu ở đầu A và B cộng lại với nhau đem tín hiệu ở đầu B và Ccộng lại với nhau ta có kết quả :

Ở mạch cộng bên trên (A + B) ngõ ra cứ một dòng là +2V (nếu dòngsau đang phát là +U, -V) một dòng là -2V (nếu dòng sau đang phát là +U,+V)

Color IF

180 0

DELAY 1H=64 µ s

+ A

B C

Ở mạch bên dưới (B+C) ngõ ra luôn là +2U Hai mạch tách sóng điềubiên nén với các pha của sóng sin = 4,43MHz thích hợp sẽ giúp lấy lại haiđiện áp +2V và +2U để đưa vào mạch ma trận giúp tái lập các tin tức màu.

Để có thể tách sóng điều biên nén, pha của sóng mang phụ đưa vàomạch tách sóng U sẽ luôn luôn có pha là 00 Pha của sóng mang phụ đưa vàomạch tách sóng V sẽ lần lượt có pha là -900 và +900 Muốn đạt được điềunày, đầu tiên tầng BURST GATE trích ra tin tức loé màu với pha lần lượt là+1350 và -1350 được đưa vào một vế của tầng so pha loé màu Vế còn lại củatầng so pha dùng để kích thạch anh 4,43MHz tạo ra sóng sin 4,43MHZ vớipha là pha của loé màu Tiếp theo là hai mạch làm trễ pha 1350 và sớm pha

1350 để đưa vào mạch đóng mở với nhịp FH/2

Giả sử dòng đang truyền là U+V, pha của loé màu (pha của sóng Fsc

từ thạch anh) sẽ là +1350 Ngõ của thạch anh tách sóng V sẽ là điều biên nénvới biên độ –2V và đảo pha –900 Ngõ vào của tách sóng U là sóng điều biênnén với biên độ +2U và pha là 0 Cả hai vế của chuyển mạch sẽ phải đóng lêntrên và pha của đường tách sóng U sẽ là: +1350 – 1350 = 0 và pha của đườngtách sóng V sẽ là: -1350 -1350 = -2700 = +900

Nếu chuyển mạch FH/2 luôn luôn đóng vị trí về nhận dạng màu Người

ta chỉ việc đem so pha của loé màu với pha của đường tách sóng V sau khilàm chậm lại bởi -1350 Nếu chuyển mạch đóng mở chậm pha lại –1350 củađường tách sóng V sẽ trùng pha với pha của loé màu, điện áp ra của mạch sopha sẽ là 00 và không có gì xảy ra Ngược lại nếu có sai pha, sự lệch pha giữahai ngõ vào của mạch so pha sẽ làm xuất hiện một điệp áp giúp sửa sai phacủa mạch tạo xung chuyển mạch

+ Nhận xét về hệ PAL.

+ Ưu điểm: Hệ PAL có méo pha nhỏ hơn hẳn so với hệ NTSC, không

có hiện tượng xuyên lẫn màu và thuận tiện cho việc ghi băng hình hơn hẳn hệNTSC

27

Điều biên nén vuông góc U và V vào sóng mang phụ vẫn được chọn làbội số lẻ của tần số được chọn Fsc = 4,43 MHz.

Máy thu tự động hiệu chỉnh về pha của tín hiệu sắc (nếu có sai pha)bằng cách đem nhập chung cả hai tín hiệu của dòng biên trên xuống dùngchung với hai tín hiệu sắc của dòng biên dưới

Tín hiệu màu PAL có tổng cộng 7 tin tức 4 tin tức ban đầu của đentrắng, 2 tin tức sau của U và V, 1 tin tức loé màu

Tin tức loé màu có pha lần lượt là +1350 và - 1350 cho một dòng đượcdùng vừa để nhận dạng vừa để tách sóng điều biên nén

+ Nhược điểm: Máy thu hình hệ PAL phức tạp hơn nhiều vì có dây trễ

64µs và yêu cầu dây trễ phải có chất lượng cao

Tính kết hợp với truyền hình đen trắng kém hơn hệ NTSC

I.3.2.3 Hệ màu SECAM.

Tín hiệu chói Ey được tính theo công thức:

Ey = 0,3ER + 0,59EG + 0,11 EB

Độ rộng dải tần của tín hiệu chói là 6,5MHz (tiêu chuẩn D/K)

Hai tín hiệu hiệu màu được truyền đi lần ]ượt từng dòng sang phía thu.Hai tín hiệu hiệu màu được tính theo công thức:

DR = -1,9 (ER – EY)

DB = -1,5 (EB – EY)

Độ rộng dải tần của hai tín hiệu đều bằng 1,5MHz, chọn hệ số -1,9MHzcho tín hiệu DR và 1,5 cho tín hiệu DB nhằm giải quyết tính tương hợp của hệtruyền hình màu với hệ truyền hình đen trắng

Hai tín hiệu màu DR và DB điều chế biên độ tần số của hai tần số mangphụ FCR và FCB Hai tần số sóng mang này phải chọn sao cho tính chống nhiễucủa truyền hình được nâng cao Ở máy thu hình phải dùng mạch tách sóng tần

số để hồi phục các tín hiệu này

28

Đặc điểm riêng của kỹ thuật điều tần là cùng với biên độ tín hiệu nhiễm

ở các tần số cao sẽ nhiễu hơn ở các tần số thấp Để bù lại thiếu sót này ở tất cả

các mạch điều tần người ta luôn luôn nâng biên độ tần số cao tín hiệu lên

trước khi đưa vào điều tần bằng một mạch gọi là tiền nhấn

Sau khi tách sóng, tín hiệu đã được tiền nhấn tần số cao lại được giải

nhấn để lấy lại các biên độ ban đầu Việc này giúp cho nhiễu được đồng đều ở

mọi tần số của tín hiệu

+ Lọc chuông ngửa:

Sau khi đã điều tần sóng mang phụ FM có biên độ đều bất chấp tín hiệu

sẵc là bao nhiêu, như vậy nó sẽ phá rối tín hiệu chói với mức độ không đổi bất

chấp cảnh màu đang truyền đi là như thế nào Để đạt được sự giảm tối thiểu

phá rối của nó, giống như sóng điều biên nén vuông góc của hệ NTSC người

ta cho sóng mang phụ đi qua một mạch lọc có dạng chuông ngửa để đè các

tần số ở giữa dải xuống

FM DET

Bù chuông sấp tại máy thu

Tại đây biên bộ sóng FM chỉ còn 10% nếu so với 100% là biên độ của

tín hiệu chói cũng là 4,286MHz Như vậy với cảnh thiên nhiên hầu hết các

màn bão hoà kém → biên độ DR →DB nhỏ → quãng di tần hẹp → biên độ

sóng mang phụ điều tần cũng nhỏ và ít phá rối hơn Biên độ này cũng chỉ lớn

với các màu bão hoà cao DR, DB lớn mà thôi

Tại máy thu sau khi nhận được sóng mang FM với dải tần có dạng chuông

ngửa nhưng ngược lại nhờ đó lấy lại biên độ đều ban đầu của sóng mang phụ điều

tần

+ Chọn lựa hai sóng mang phụ riêng cho D R và D B

Trong điều tần, nhiễu tỷ lệ nghịch với quãng di tần tức là tỷ lệ nghịch

với biên độ tín hiệu sắc Thế nhưng cùng với cường độ sáng, biên độ tín hiệu

sắc của các màu cũng khác nhau Hậu quả là nếu chỉ dùng một sóng mang

phụ, các quãng di tần khác nhau sẽ làm nhiễu xuất hiện ở các màu không đều

gây khó chịu cho mắt Để khắc phục điều này người ta dùng hai sóng mang

phụ riêng để điều tần DR và DB Mỗi sóng mang phụ sẽ có hệ số di tần khác

nhau sao cho bù lại sự kiện nhiễu không đều Nói rõ hơn tại các màu bị nhiễm

nhiều hơn sẽ được di tần rộng hơn để bù lại Sóng mang phụ dùng đề điều tần

DR được gọi là:

FOR = 282 FH = 282 x 15,625 = 4,40625 MHzSóng mang phụ dùng để điều tần DB được chọn là:

FOB = 272 FH = 272 x 15,625 = 4,25000 MHz

30

3,9 4,02 4,12 4,25 4,268 4,4 4,68 4,75

Hình I.1-15 Phổ của F MR & F MB (phổ của m u SECAM) à

Tín hiệu SECAM thường truyền đi cả hai phương pháp này vì vào thờimới khai sinh (1965), kỷ nguyên của đèn điện tử và transitor, sử dụng tin tứcnhận dạng ngang với mạch tách sóng FM là điều quá tốn kém Ngày này ở kỷnguyên IC giải mã SECAM đều dùng nhận dạng ngang, nhận dạng dọc chỉcòn có giá trị “lịch sử” mà thôi Dưới đây chỉ giới thiệu nhận dạng ngang.

Ở mỗi dòng, khi đưa DR, DB vào điều tần với sóng mang phụ, người tađưa cả thời gian thềm sau của xung đồng bộ ngang vào, mức của thềm sau là0V, do đó ở dòng ngang truyền đi DR (dòng R) tại thời gian thềm sau này,sóng FM sẽ có tần số chính là tần số nghỉ FOR với biên độ xác định bởi lọcchuông là khoảng 15% Tương tự như vậy, ở dòng B trong thời gian thềm sauxung đồng bộ ngang là FOR với biên độ khoảng 12% Chúng cũng được gọi làloé màu và là tin tức để nhận dạng từng dòng

Tại máy thu, một tầng cổng loé màu sẽ chỉ mở trong thời gian thềmsau để trích ra tin tức loé màu Sau đó, một tầng tách sóng FM hoạt động tạitần số nghỉ là FOR (hoặc FOB) sẽ tách sóng loé màu lấy ra xung dương (hoặcâm) có tần số là FH/2 với pha, được xác định với dòng đang truyền là dòng R9(hoặc B) Xung FH/2 này được sử dụng và trực tiếp đưa vào điều khiển chuyểnmạch giúp FMR và FMB đi đúng đường tách sóng của chúng

+ Mã hoá hệ màu SECAM

Bắt đầu từ ba tin tức ER, EG, EB của điểm màu, mạch ma trận chuyểnđổi thành một điểm chói Ey có giải tần từ 0 ÷6,2 MHz và hai tín hiệu sắc –DR

và +DB có dải tần cũng là 1,5 MHz

31

Sau đó người ta cho tin tức nhận dạng từng bán ảnh nhập chung vào-DR và +DB, đó chính là xung âm hình thang xuất hiện cứ mỗi bán ảnh một lầntrong thời gian xoá dọc Sau khi tách ra khỏi tín hiệu mạch cộng, tín hiệu sắc–DR được đảo pha 1800 để thành +DR đi vào mạch tiền nhấn và tin tức nhậndạng từng bán ảnh trong đó sẽ là các xung dương Khi đó DR đi thẳng vàomạch tiền nhấn với các xung nhận dạng từng bán ảnh nằm trong đó là cácxung âm.

Pha của DR chính là pha ban đầu (xung đồng bộ nằm dưới mức 0) và xungnhận dạng dọc của DB là xung âm Trong đó pha của DR ngược với pha banđầu (xung đồng bộ nằm trên mức 0) và xung nhận dạng dọc của DB là xungdương Tại máy thu đưa vào lưới một (G1) của đèn màu phải là (ER – Ey) và

SECAM Video

(EB- Ey) đều có pha là pha ban đầu Như vậy các xung nhận dạng dọc trong

ER- Ey và EB –Ey phải là các xung âm

Sau khi ra khỏi hai mạch xung tiền nhấn tần số cao, DR và DB được đưavào chuyển mạch SW1 đóng mở theo nhịp FH/2 để lựa chọn hoặc DR và DB lầnlượt cho từng dòng một Tiếp theo đó qua mạch lọc thông thấp (LPF) để loại

bỏ các tần số cao hơn 1,5MHz là giới hạn giải tần của DR và DB Mạch hạnbiên để giới hạn biên độ DR và DB không vượt quá ±1V giúp giới hạn quãng

di tần của mạch điều tần đã xác định sẵn Tần số sóng mang phụ đưa vàomạch điều tần sẽ là FOR = 4,4065MHz hoặc FOB = 4,25000MHz tuỳ theo tínhiệu sắc đưa vào mạch điều tần là DR hay DB Chuyển mạch SW2 như vậycũng phải đóng mở theo nhịp FH/2 và ăn khớp với chuyển mạch SW1 Ra khỏimạch điều tần FMR (sóng điều tần của DR) và FMB (sóng điều tần của DB) đượcđưa vào mạch đảo pha của sóng mang phụ để khử tạp Tiếp tục FMR và FMBđược lọc chuông, đè tần số ở giữa dải 4,286 MHZ Để thực hiện việc này từtín hiệu chói Ey người ta lọc ra biên độ của Ey tại tần số 4,286MHz và đưavào so sánh với biên độ của FMR, FMB ra từ sau lọc chuông Kết quả so sánh làđiện áp sai số một chiều đưa vào điều khiển mạch ALC

Sau đó người ta nhập chung FMR và FMB vào tín hiệu chói, dây trễ 0,7µs

là để tín hiệu chói Ey chờ FMR và FMB tại mạch cộng, ở ngõ ra mạch cộng tađược tín hiệu hình màu SECAM Về phương diện tần số, tín hiệu màuSECAM gồm từ 0 ÷6 MHz là dải tần của tín hiệu chói Ey Tại ngang 6,5 MHz

là tin tức âm thanh đã điều tần Các tin tức của màu nằm trong FMR và FMB ởxung ngang 4,286MHz, giới hạn về phía thấp là 3,9MHz và về phía cao là4,75MHz (giới hạn này cả tin tức nhận dạng dọc, nếu không kể nhận dạng dọckhoảng tần số có tin tức của DR và DB chỉ có 4,02MHz ÷4,68MHz) Biên độcủa FMR và FMB bị ảnh hưởng bởi lọc chuông có chỉ tiêu như sau:

33

Nếu lấy 100% là biên độ của Ey tại 4,286MHz thì FMR và FMB tại4,286MHz chỉ có 10% là điểm thấp nhất của lọc chuông Tại tần số FOR =4,4065MHz biên độ lọc chuông là 15% tại FOB = 4,25MHz biên độ lọc chuông

là 12% Tại nút cao nhất 4,75MHz là 37% và nút thấp nhất 3,9MHz là 35%

Về phương diện biên độ đầu tiên tín hiệu chói Ey có các chỉ tiêu nhưnói trên: Mức EYmax = 100%, EYmin = 0% mức đồng bộ =-40%

Tại dòng đang truyền đi DR (dòng R) sóng FMR nhập chung vào Ey, biên

độ có thể lên đến +115% và xuống tới –15% Tại dòng đang truyền đi DB(dòng B) sóng FMB nhập chung vào Ey biên độ có thể lên tới +112% và xuốngthấp 12% Sau khi đưa ra DR và DB vào mạch điều tần người ta đưa cả mức 0của thềm sau xung đồng bộ vào, như vậy tại thềm sau của xung đồng bộngang sóng điều tần sẽ là tần số nghỉ Tại dòng R là FOR có biên độ ±15% vàtại dòng B là FOB có biện độ ±12% Chúng được gọi là lóe màu, là tin tức cuốicùng của tín hiệu màu SECAM được dùng để nhận dạng từng dòng

+ Giải mã màu SECAM.

Từ ngõ ra tầng tách sóng hình toàn bộ giải tần của Ey được khuyếch đạihình để đưa vào ba katốt của đen hình màu với pha là -Ey Vai trò của dây trễ

là 0,7µs là để giữ tín hiệu chói lại chờ tín hiệu sắc tại đèn hình màu, tránhhiện tượng sai pha Một nhánh rẽ đi ngang qua lọc chuông xấp để bù lại việc

đã nén FMR, FMB xuống tại 4,286MHz bởi lọc chuông ngửa trong quá trình mãhóa Sau đó tầng khuyếch đại trung tần màu (Color IF) sẽ lọc lựa ra khoảngtần số bên ngoại khoảng này Ngõ ra của tầng khuyếch đại trung tần màu lạiđược rẽ làm hai: Một đi thẳng đến chuyển mạch, một đi ngang dây trễ 64µs

=1H giữ lại tin tức dòng bên trên để đi đến vế còn lại của chuyển mạch (kênhtrễ)

Ở hai đầu vào của mạch như vậy nếu ở đầu trên là FMR của dòng đang phát thìđầu dưới (kênh trễ) là FMB của dòng bên trên Ngược lại nếu đầu trên là FMB

34

thì đầu dưới là FMR Chuyển mạch sẽ đóng mở theo nhịp FH/2 (một dòng đónglên, một dòng đóng xuống) và ta giả sử là xung chuyển mạch là đúng thìđường ra bên trên sẽ luôn luôn là FMR và đường ra bên dưới sẽ luôn luôn là

FMB Cứ một cái là của dòng đang phát, một cái là của dòng bên trên

FMR và FMB sau đó được hạn biên và đưa vào hai máy tách sóng FM riêng, một

họat động ở tần số nghỉ là 4,40625Mhz (tách sóng FMR) và một hoạt động ởtần số nghỉ là 4,25000MHz (tách sóng FMB) Để ý là hai mạch tách sóng FMnày hoạt động ngược pha với nhau Ở mạch tách sóng FMR pha của tín hiệusắc được giữ nguyên, trong khi đó ở mạch tách sóng FMB pha của tín hiệu sẵc

bị đảo 1800 Ngõ ra của hai mạch tách sóng là +DR và -DB tiếp tục được nhấnlấy lại biên độ ban đầu đã bị sai pha do quá trình tiền nhấn trong lúc đã mãhóa

Sau đó khuyếch đại công suất R-Y và B-Y để có được ER – Ey và EB

-EY ở ngõ ra cuối cùng Để có được EG –Ey người ta lấy 51% của ER –Ey nhậpchung 18% của EB –Ey và đảo pha tất cả bằng khuyếch đại công suất G -Y

Ba tín hiệu sắc này lần lượt đưa vào ba lưới 1 của đèn hình màu giúp tái tạolại hình ảnh

LYMITER

V.AMP

R-Y OUT

G-YOUT

+ Nhận xét về hệ SECAM.

Kết luận:

- Hệ SECAM truyền lần lượt từng dòng một hai tín hiệu sắc DR và DB

Cứ một dòng truyền DR một dòng truyền DB

- Điều tần DR và DB vào hai sóng mang phụ riêng FOR = 4,40625MHz

và FOB = 4,25MHz Khoảng tần số có chứa tin tức DR và DB từ 4,02MHz

÷4,68Mhz

Tín hiệu màu SECAM gồm 8 tin tức: 4 tin tức đầu có sẵn của truyềnhình đen trắng, tin tức thứ 5 và 6 là FMR và FMB chỉ xuất hiện hoặc cái nọ hoặccái kia tại mỗi thời điểm Tin tức thứ 7 nhận dạng dọc chỉ xuất hiện trong thờigian xóa dọc và tin tức thứ 8 tin tức lóe màu hay nhận dạng ngang là tin tức

có sẵn do quá trình điều tần thềm sau của xung đồng bộ ngang được dùng đểnhận dạng từng dòng, ở máy thu chỉ sử dụng một trong hai tín tức hoặc 7 hoặc8

+ Nhược điểm:

Tương dung kém: Như ta biết cảnh trong thiên nhiên hầu hết có độ bãohòa kém tương ứng với tín hiệu sắc nhỏ Mà trong đó điều tần biên độ sóng

FMR và FMB luôn luôn không đổi bất chấp tín hiệu sắc là bao nhiêu Nói khác

đi ở hệ SECAM sóng mang phụ điều tần luôn phá rối Ey với mức độ khôngđổi bất chấp cảnh truyền đi Đã thế không chọn Fsc = (2n+1)FH/2 để vô hiệuhóa dạng tạp như hệ NTSC vì tần số sóng mang phụ luôn thay đổi do bị điềutần Nói rõ hơn chấm đen trắng xen kẽ và chớp tắt bấy giờ không chịu đứngyên để tự khử mà luôn di động theo chiều ngang do ảnh hưởng điều tần

36

Nhiễu các màu không đều: Vì trong điều tần nhiễu tỷ lệ nghịch vớiquãng di tần tức là tỷ nghịch với biên độ của tín hiệu sắc vốn đã không đồngđều Người ta cũng chẳng có cách nào giảm nhiễu cho những màu bị nhiễunhiều mà chỉ có cách thêm nhiễu cho những màu ít nhiễu để đồng đều màthôi.

Vấn đề nhận dạng màu: ER -EY hay EB -EY thì cũng chỉ là những điện

áp, ở máy thu làm sao biết được điện áp vừa nhận được là ER -EY hay EB -EY.Điều này có nghĩa là tín hiệu màu SECAM sẽ phải truyền đi thêm tin tức nhậndạng giúp máy thu biết được tín hiệu sắc dòng đang truyền đi là ER -EY hay EB-EY

37

CHƯƠNG II TRUYỀN HÌNH SỐ

Truyền hình số là tên gọi một hệ thống truyền hình mới mà tất cả cácthiết bị kỹ thuật từ Studio cho đến máy thu đều làm việc theo nguyên lý kỹthuật số Trong đó, một hình ảnh quang học do camera thu được qua hệ thốngống kính, thay vì được biến đổi thành tín hiệu điện biến thiên tương tự (cả về

độ chói và màu sắc) sẽ được biến đổi thành một dãy tín hiệu nhị phân (dãycác số 0 và 1) nhờ quá trình biến đổi tương tự →số

II.1 CÁC TIÊU CHUẨN VIDEO SỐ.

Chuẩn Video số là tiêu chuẩn biến đổi tín hiệu truyền hình từ tương tựsang số Trong quá trình biến đổi có thể lấy mẫu tín hiệu Composite hay tínhiệu Component Các thiết bị truyền hình ngày nay có xu hướng sử dụng chủyếu là tín hiệu Component (R, G, B hoặc Y, R-Y, B-Y) nhưng dạng thứ haiphổ biến hơn Căn cứ vào cấu trúc lấy mẫu của thành phần chói (Y) và thànhphần hiệu màu (R-Y), (B-Y) người ta có các chuẩn video số sau:

Chuẩn 4:1:1: Số 4 biểu thị 13,5MHz là tần số lấy mẫu của tín hiệu chói,

số 1 biểu thị 3,75MHz là tần số lấy mẫu của hai tín hiệu hiệu màu (R-Y) và(B-Y), tức là có 4 điểm ảnh để lấy mẫu chỉ một điểm đầu được lấy mẫu của

Y và (R-Y), (B-Y), 3 điểm ảnh tiếp theo chỉ được lấy mẫu thành phần Y,không lấy mẫu R-Y và B-Y Chuẩn này thường được dùng cho hệ 525 dòng

Chuẩn 4:2:0 Số 4 biểu thị 13,5MHz là tần số lấy mẫu của tín hiệu chói.Hai tín hiệu màu được lấy mẫu ở tần số 6,75MHz và các dòng (tức là lấy mẫu

ở tất cả các điểm chói Y: 4:0:0, dòng tiếp theo sẽ lấy mẫu tất cả Y và R-Y,

B-Y theo tiêu chuẩn 4:2:2) chuẩn này thường dùng cho hệ 625 dòng

Chuẩn 4:2:2 Tần số lấy mẫu tín hiệu chói Y là 13,5MHz (biểu thị bằng

số 4) và hai tín hiệu hiệu màu R-Y, B-Y là 6,75Mhz (biểu thị bằng số 2).Chuẩn này có ý nghĩa là cứ lấy mẫu Y của cả 4 điểm ảnh thì chỉ có 2 điểmảnh được lấy mẫu R-Y và B-Y Độ phân giải mầu ở chuẩn này sẽ lớn gấp đôi

ở chuẩn 4:1:1 Chuẩn này được dùng trong thiết bị số ở Studio

38

Chuẩn 4:4:4 Chuẩn này dùng cho cả 2 loại tín hiệu thành phần RGB và

Y, R-Y, B-Y của tín hiệu video Chuẩn này mô tả cấu trúc lấy mẫu là tất cảcác điểm ảnh đều lấy mẫu hai thành phần chói Y và thành phần hiệu mầu R-Y

và B-Y Đây là chuẩn lý tưởng cho tín hiệu nhưng hầu như chưa sử dụngnhiều vì lý do kinh tế

- Chuẩn 4:2:2:4 Đây chính là chuẩn 4:2:2 nhưng có thêm thành phầnthứ 4 chỉ tần số lấy mẫu tín hiệu cấy

II.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA TRUYỀN HÌNH SỐ.

- Ít bị tác động của nhiễu so với truyền hình tương tự

- Có khả năng nén lớn hơn với các tín hiệu truyền hình âm thanh vàhình ảnh

- Công nghệ nén và truyền dẫn hiệu quả cao của kỹ thuật số sẽ tạo ranhiều kênh dư thừa hơn, giải quyết được hạn chế lớn nhất của truyền hìnhAnalog là không dư thừa kênh Công nghệ ghép kênh tạo ra triển vọng sửdụng các kênh dư thừa để cung cấp các loại hình khác nhau của dịch vụtruyền hình cho khán giả

- Có khả năng áp dụng kỹ thuật sửa lỗi

- Do chỉ truyền đi các giá trị 0 và 1 nên các tín hiệu âm thanh, hình ảnh,tín hiệu điều khiển, dữ liệu đều được xử lý giống nhau

- Có thể khoá mã dễ dàng

- Đòi hỏi công suất truyền dẫn thấp hơn

- Các kênh có thể định vị tương đối dễ dàng

- Các hệ thống điều chế được phát triển sao cho có khả năng chốngđược hiện tượng bóng hình và sai pha

- Chất lượng dịch vụ giảm nhanh khi máy thu không nằm trong vùngphục vụ

- Đòi hỏi tần số mới cho việc phát thanh, truyền hình quảng bá

- Người xem phải mua máy mới hoặc sử dụng bộ chuyển đổi SETTOP

39

- Có sự đầu tư mới về các phương tiện tại các trạm phát.

II.2.1 Sơ đồ khối tổng quát của một hệ thống truyền hình số

Tín hiệu video, audio tương tự được biến đổi thành tín hiệu số Tín hiệunày có tốc độ bít rất lớn nên cần phải qua bộ nén để giảm tốc độ bít củachúng Các luồng tín hiệu này được đưa tới bộ ghép kênh (MUX) rồi đưa tới

bộ điều chế và phát đi

Ở phía thu thực hiện quá trình ngược lại, tín hiệu thu sẽ được giải điềuchế và đưa tới bộ phân kênh (DEMUX) Tín hiệu từ bộ phân kênh được giảinén sau đó được chuyển đổi số - tương tự

II.2.2 Khái niệm video số.

Phát sóng

Mã hoá kênh truyền Video

kênh truyền Video

Audio

Data