TIỂU LUẬN môn học “kỹ THUẬT PHÁT THANH TRUYỀN HÌNH đề tài tổng quan hệ truyền hình màu NTSC

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG I TIỂU LUẬN MÔN HỌC “KỸ THUẬT PHÁT THANH TRUYỀN HÌNH” Đề tài: “Tổng quan hệ truyền hình màu NTSC” Sinh viên thực Mã sinh viên : Lớp : Nhóm mơn học : : Hà Nợi, tháng 6/2021 Mục lục Danh mục hình vẽ Thuật ngữ viết tắt LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, đời sống người ngày nâng cao, chương trình truyền hình ngày giữ vai trị khơng thể thiếu đời sống xã hội Với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật hệ thống truyền hình có nhiều thay đổi mạnh mẽ 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 dạng hình ảnh Truyền hình dựa đặc điểm mắt người cảm nhận ánh sáng, để truyền thông tin cần thiết Hệ thống truyền hình đời phát triển Truyền hình tương tự Truyền hình đen trắng: Ra đời năm 1920 xem hoàn tất vào năm 1945, với đời ông Vidicon, dựa đặc tính quang trở chất bán dẫn Nó bao gồm hệ là: FCC, OIRT,và CCIT Truyền hình màu dựa lý thuyết ba màu Trong màu sắc tạo từ màu Tín hiệu màu có độ rộng dải tần lớn tín hiệu đen trắng.Truyền hình màu phát triển dựa kỹ thuật truyền hình đen trắng để đồng thời sử dụng truyền hình màu đen trắng phải thỏa mãn tính kết hợp Tức truyền hình màu thu chương trình đen trắng ngược lại Truyền hình màu khơng làm tăng độ rộng băng tín hiệu, khơng làm tăng số kênh thông tin Vào tháng 12 năm 1953, FCC trí phê duyệt tiêu chuẩn truyền hình màu NTSC (sau định nghĩa RS-170a) Tiêu chuẩn màu tương thích giữ lại khả tương thích ngược hồn tồn với TV đen trắng có Thơng tin màu sắc thêm vào hình ảnh đen trắng cách giới thiệu sóng mang màu xác 315/88 MHz Tần số xác chọn cho thành phần điều chế tốc độ đường ngang tín hiệu sắc độ rơi xác thành phần điều chế tốc độ đường ngang tín hiệu độ chói, cho phép tín hiệu sắc độ lọc khỏi tín hiệu độ chói với suy giảm nhỏ tín hiệu độ chói Sau em tìm hiểu chi tiết tiêu chuẩn truyền hình màu NTSC Tổng quan hệ truyền hình màu NTSC 1.1 Giới thiệu chung NTSC (National Television System Committee) đặt theo tên Uỷ ban Hệ thống truyền hình Quốc gia, hệ thống màu truyền hình tương tự sử dụng hầu hết Bắc Mỹ từ năm 1954 chuyển đổi kĩ thuật số Tiêu chuẩn NTSC phát triển vào năm 1941 quy định màu sắc Năm 1953 tiêu chuẩn NTSC thứ hai thông qua, cho phép phát sóng truyền hình màu tương thích với máy thu đen trắng có NTSC hệ thống màu phát sóng áp dụng rộng rãi chiếm ưu đến năm 2000, bắt đầu thay tiêu chuẩn kỹ thuật số khác ATSC tiêu chuẩn khác Theo hệ NTSC, tín hiệu chói tạo từ ba tín hiệu màu phát toàn dải tần dành cho hệ thống truyền hình đen trắng thơng thường Tín hiệu chói xác định theo biểu thức sau: Trong giá trị điện áp tín hiệu chói ba màu sau hiệu chỉnh gamma Tần số cao tín hiệu chói 4,2 MHz Hai tín hiệu khác truyền đồng thời lúc với tín hiệu chói hai tín hiệu mang tin tức màu Hệ NTSC cho phép dùng tín hiệu màu có dải tần rộng tín hiệu màu có dải tần hẹp hơn, phối hợp độ rõ màu ảnh truyền hình khả chống lại tượng nhiễu tín hiệu màu sai lệch đồng Để “đan” vạch phổ tín hiệu màu vào tín hiệu chói, tín hiệu màu dịch phổ phía phép điều chế với tần số sóng mang phụ xác định Sự điều chế khác biệt gọi điều chế vng góc, cho phép sóng mang phụ mang hai tin tức độc lập, hai tín hiệu màu Hình 1: Quan hệ trục I, Q (R-Y), (G-Y) Kết nghiên cứu cho thấy có màu nằm theo hướng Q (Hình 1.1) lệch pha so với trục B-Y ( màu tím thiên lơ mắt người phân tích dải tần tương ứng cần 0,5 MHz Còn lại tất hướng khác, thông dải tương ứng xấp xỉ 1,5 MHz Vì vậy, hệ thống NTSC không sử dụng hệ trục (R-Y) (B-Y) mà hai tín hiệu màu tính theo hệ tọa độ I, Q gọi tính hiệu Tín hiệu màu tính theo biểu thức: (2) (3) Tín hiệu phổ hệ màu NTSC 2.1 Tín hiệu mang màu cao tần Tín hiệu mang màu cao tần mang hai tin tức màu khác (là giá trị hiệu chỉnh gamma Tín hiệu điều chế biên độ dao động hình cosin với tần số sóng mang phụ , cịn tín hiệu điều chế biên độ dao động hình sin tần số Hình 2: Điều chế vng góc Theo hình 2, từ tín hiệu điều chế đầu hai mạch điều biên cân tín hiệu có dạng: (4) (5) Hình 3: Dạng tín hiệu đầu mạch biên nén - - Hình 3a, tín hiệu giả sử hình sinh có biên độ Hình 3b sóng mang phụ có biên độ với Hình 3c sóng điều biên thơng thường, biên độ sóng mang phụ thay đổi theo dạng tín hiệu, tần số giữ nguyên 5,8MHz Để ý biên độ sóng điều biên thơng thường phải cao tối thiểu gấp hai lần biên độ tín hiệu Hình 3d, để có sóng điều biên nén ta tưởng tượng nén hai đỉnh sóng điều biên thông thường lại, nén mức zero tín hiệu (cả mức lẫn mức dưới) nhập dính vào mức zero sóng mang phụ Như sóng điều biên nén: - - Tần số sóng mang phụ giữ nguyên Biên độ đỉnh-đỉnh biên độ đỉnh-đỉnh tín hiệu Tại mức mà tín hiệu 0, biên độ sóng điều biên nén Nói cách khác mạch điều biên nén khơng có tín hiệu khơng cịn sóng mang phụ Mỗi điện áp tín hiệu đổi chiều từ dương sang âm hay ngược lại sóng mang phụ lại đảo pha Như tín hiệu màu hệ thống NTSC tín hiệu điều biên, điều pha có tần số tần số sóng mang phụ 2.2 Chọn tần số sóng mang phụ Để nhiễu tín hiệu mang màu cao tần kênh tín hiệu chói cần chọn tần số sóng mang phụ theo biểu thức: (6) : n – số nguyên dương fH – tần số dòng fSC – tần số sóng mang phụ với fSC số lẻ lần nửa tần số dịng, phổ tín hiệu màu sau điều chế xen kẽ với phổ tín hiệu chói Thơng tin màu sắc ảnh cần truyền truyền dải phổ tín hiệu truyền hình đen – trắng Để tránh can nhiễu vào tín hiệu chói , hiệu trung tần tiếng sóng mang màu phải số lẻ lần nửa tần số dịng Nói cách khác, trung tần tiếng (f m) phải số nguyên lần tần số dịng: (7) Hệ NTSC đời mơi trường tồn truyền hình đen trắng theo tiêu chuẩn FCC nhiều năm, trung tần tiếng hệ FCC 4,5MHz Với hệ NTSC tiêu chuẩn (z = 525 dòng) chọn n = 286 thỏa mãn điều kiện trên, ta có:  Tần số dịng:  Tần số mặt:  Tần số sóng mang phụ: Tương tự hệ NTSC 625 dịng, chọn n = 283 ta có: 2.3 Phổ tần tín hiệu truyền hình Phổ tần tín hiệu màu đầy đủ hệ NTSC bao gồm phổ tần tín hiệu chói Y’ phổ tần tín hiệu màu I Q Dải tần tín hiệu chói từ (0 ÷ 4,2) MHz, tín hiệu màu Q từ (3 ÷ 4,2) MHz, tín hiệu màu I từ (2,3 ÷ 4,2) MHz Cả hai dải biên tần tín hiệu Q truyền sang phía thu cịn tín hiệu I bị nén phần biên tần trên, hình Biên độ I Q 3.584.2Tần số (MHz) Hình 4: Phổ tần tín hiệu màu 2.4 Tín hiệu đồng màu NTSC Tại máy thu nhận tín hiệu điều biên nén, phải tách sóng để lấy lại tín hiệu Một cách đơn giản “kéo dãn” sóng điều biên nén cách cộng thêm vào sóng điều biên nén sóng mang hình sin t Phép cộng lấy tín hiệu pha sóng sin pha sóng điều biên nén Tức màu sắc ảnh truyền hình màu không sai khác so với màu sắc ảnh cần truyền đi, cần phải đảm bảo điều kiện tần số pha sóng mang phụ chuẩn tạo máy thu hình sóng mang phụ phía phát ln ln Hình 5: Xung đồng màu hệ NTSC Tại máy thu người ta dễ dàng tạo sóng mang hình sin thạch anh, đảm bảo pha sóng sin trùng với pha sóng mang đài phát Đối với hệ NTSC, tần số mang màu fSC bị nén hoàn toàn mạch điều biên cân bằng, bên phát khơng truyền sang phía thu, máy phát phải truyền tín hiệu đồng màu (Colour Burst), mang tin tức pha gốc sóng mang phụ, để thực đồng đồng pha cưỡng sóng mang phụ tạo máy thu Tín hiệu đồng màu chuỗi xung gồm đến 10 chu kỳ, có tần số tần số sóng mang phụ, đặt sau xung xóa dịng Sơ đồ hệ thống hệ màu NTSC 3.1 Bộ mã hóa tín hiệu màu hệ NTSC Hình sơ đồ khối đơn giản lập mã màu hệ NTSC.Trong sơ đồ không vẽ mạch khuếch đại,mạch ghim,mạch vi phân …  Mạch ma trận: nhận điện áp tín hiệu màu U R, UG, UB để tạo tín hiệu độ chói UY hai tín hiệu màu U I, UQ theo công thức (1), (2), (3) - Tín hiệu độ chói UY có dải tần rộng đến 4,2 MHz nên phải qua dây trễ để làm chậm tín hiệu lại, sau đưa qua khuếch đại U Y để khuếch đại tín hiệu đủ lớn cung cấp cho cộng - Tín hiệu UI sau qua mạch lọc thơng thấp có dải tần từ đến 1,3 MHz, dải tần rộng dải tần tín hiệu UQ, nên phải đưa qua dây trễ, đưa tới khuếch đại UI để khuếch đại điện áp đủ lớn - Tín hiệu UI sau qua mạch lọc thơng thấp có dải tần hẹp đến 0,6 MHZ, tín hiệu không qua dây trễ mà đưa thẳng tới khuếch đại UQ UY Dây trễ Khuếch đại Uy Dây trễ Khuếch đại Uy UM UR UG UI Mạch ma trận UB UQ Lọc thông thấp (0 1,3 MHz) Lọc thơng thấp (00,6 MHz) Tạo sóng mang phụ fSC = 3,58 MHz Khuếch đại UIQ Điều biên nén Điều biên nén Trễ pha 90 Tạo xung đồng màu Tạo xung đồng dòng, mành Hình 6: Sơ đồ khối lập mã màu hệ NTSC UQ −UG −U B −UR  Bộ tạo sóng mang phụ fSC: Đây dao động tự kích thích có nhiệm vụ tạo tần số fsc = 3,58 MHz Tần số fsc đưa trực tiếp tới điều chế tín hiệu Ut đồng thời tần số fsc đưa qua trễ pha 90 đưa tới Y điều chế biên độ tín hiệu UQ U  Bộ điều biên nén (SAM = Suppress amplitude modulator): trước đău tín hiệu sắc tổng hợp với tín hiệu chói, ta phải điều bên nén tín hiệu UI UQ vào sóng mang phụ fsc UM Điều biên có nhiệm vụ lấy tín hiệu sắc điều chế biên độ vào sóng mang phụ fsc sau nén tần số sóng mang phụ fsc đưa hai dải tần biên biên  Bộ điều biên nén có nhiệm vụ lấy tín hiệu màu U I điều biên nén vào tần số sóng mang phụ fsc, để tạo tín hiệu song biến nén tần số mang  Bộ điều biên nén có nhiệm vụ lấy tín hiệu màu U Q điều biên nén vào tần số sóng mang màu phụ f sc trễ pha 90 , tín hiệu song biên nén tần số mang  Bộ cộng có nhiệm vụ tổng hợp tín hiệu độ chói U Y, tín hiệu sắc UQ, xung đồng dịng, xung đồng mành xung đồng màu để tạo thành tín hiệu tổng hợp UM 3.2 Bộ giải mã tín hiệu màu NTSC  Sơ đồ chức giải mã màu hệ NTSC :  Sơ đồ: K Lọ Hình 7: Sơ đồ khối chức giải mã màu hệ NTSC  Chức năng: • Bộ khuếch đại nhận tín hiệu tổng hợp khuếch đại • Kênh chói: Để cho tín hiệu chói tín hiệu màu phần tử ảnh đến mạch ma trận đèn hình màu lúc • Kênh màu : - Mạch lọc thơng dải chọn lấy tín hiệu màu, tín hiệu đồng màu nén thành phần tần thấp tín hiệu chói nằm ngồi phổ tần tín hiệu màu - Mạch khuếch đại sắc khuếch đại cộng hưởng nhằm khuếch đại điện áp tín hiệu sắc - Bộ tạo sóng mang phụ có nhiệm vụ tạo lại tần số sóng mang - Bộ tách sóng tín hiệu sắc có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu song biên thành tín hiệu điều biên, sau tách sóng điều biên để lấy tín hiệu - Mạch tách sóng nhận tín hiệu song biên tần số mang tự tao trễ pha 90 o , để thay đổi tín hiệu song biên thành tín hiệu điều biên, sau tách sóng điều biên để lấy tín hiệu màu hay • Mạch khuếch đại mạch ma trận: Khối có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu màu thành sau khuếch đại ba tín hiệu màu , 3.3 Đặc điểm hệ thống truyền hình màu NTSC  Hệ thống NTSC đời sớm, thử nghiệm thời gian dài, kinh nghiệm tích lũy hệ thống phong phú Tuy nhiên cịn tồn nhiều nhược điểm khơng sử dụng châu Âu nơi khác  Ưu điểm hệ thống NTSC đơn giản, thiết bị mã hóa giải mã khơng phức tạp giá thành thiết thấp so với thiết bị hệ thống khác  Khuyết điểm hệ thống NTSC dễ bị sai màu hệ thống truyền tín hiệu màu khơng lý tưởng có nhiễu  ... chuẩn truyền hình màu NTSC Tổng quan hệ truyền hình màu NTSC 1.1 Giới thiệu chung NTSC (National Television System Committee) đặt theo tên Uỷ ban Hệ thống truyền hình Quốc gia, hệ thống màu truyền. .. màu phát triển dựa kỹ thuật truyền hình đen trắng để đồng thời sử dụng truyền hình màu đen trắng phải thỏa mãn tính kết hợp Tức truyền hình màu thu chương trình đen trắng ngược lại Truyền hình màu. .. hiển thị lên dạng hình ảnh Truyền hình dựa đặc điểm mắt người cảm nhận ánh sáng, để truyền thông tin cần thiết Hệ thống truyền hình đời phát triển Truyền hình tương tự Truyền hình đen trắng: Ra