Đề tài Kỹ thuật truyền hình

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 hình Vidicon. Truyền hình đen trắng đã được sử dụng ở hầu hết các Quốc gia trên thế giới, cùng với sự phát triển nhanh chóng của đèn điện tử thì các thiết bị của truyền hình đen trắng có độ ổn định cao, chất lượng hoàn hảo. Nhưng truyền hình 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 các quá trình phát và thu các hình ảnh thấy trong thực tế. Truyền hình được dùng vào nhiều mục đích khác nhau. Tuỳ theo từng mục đích của truyền hình mà xác định chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống cho phù hợp. Mục đích chính là ảnh truyền đi phải trung thực, chất lượng ảnh càng cao thì thiết bị của hệ thống truyền 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 tụ trên Katốt quang điện của bộ chuyển đổi ảnh tín hiệu. Ở bộ chuyển đổi này ảnh quang được chuyển đổi thành tín hiệu điện nghĩa là chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. - Hình ảnh là tin tức cần truyền đi, tín hiệu điện mang tin tức về hình ảnh được gọi là tín hiệu hình hay tín hiệu Video. Quá trình chuyển đổi ảnh quang thành tín hiệu điện là quá trình phân tích ảnh. Dụng cụ chủ yếu để thực hiện 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 kênh thông tin sang phía thu. Ở phía thu, tín hiệu hình được khuyếch đại lên đến mức cần thiết rồi đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu®ảnh. Bộ chuyển đổi này có tác dụng ngược lại với bộ chuyển đổi ở phía phát, nó chuyển đổi tín hiệu hình nhận được thành ảnh quang. Quá trình chuyển đổi hình thành ảnh quang là quá trình tổng hợp ảnh, hay khôi phục ảnh. Dụng cụ để tín hiệu thực hiện sự chuyển 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 pha với quá trình chuyển đổi ảnh tín hiệu thì mới khôi phục được ảnh quang đã truyền đi xa. Để thực hiện được sự đồng bộ và đồng pha trong hệ thống truyền 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 thời đưa đến bộ khuyếch đại và gia công tín hiệu hình để cộng với tín hiệu hình rồi truyền sang phía thu, tín hiệu hình được cộng thêm xung đồng bộ được gọi là tín hiệu truyền hình. Kênh thông tin Bộ khuyếch đại tín hiệu Bộ chuyển đổi tín hiệu ảnh Bộ tách xung đồng bộ Bộ tạo xung đồng bộ Cảnh vật Ống kính Hình ảnh A A Hình I.1-1. Sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình Bộ chuyển đổi ảnh ® tín hiệu Bộ Khuyếch đại và gia công tín hiệu Ở phía thu, xung đồng bộ được tách ra khỏi tín hiệu truyền hình và dùng để khống chế quá trình tổng hợp ảnh hay quá trình khôi phục ảnh. I.1.1. Nguyên lý tạo tín hiệu Video. Trong truyền hình để truyền được ảnh động, từng ảnh được phân tích bằng quá trình quét thành các dòng theo chiều ngang. Có 2 phương pháp quét: Quét lần lượt và quét xen kẽ. 1 2 3 4 AB Z Điểm ảnh Điểm bắt đầu SƠ ĐỒ QUÉT LẦN LƯỢT I.1.1.1 Quét lần lượt. - Các dòng được quét theo thứ tự từ mép trái dòng 1 sang mép phải dòng A và quay về phía trái theo nét rời. Rồi lại bắt đầu từ mép trái dòng 2 quét về mép phải dòng B sau đó lập tức quay về mép trái dòng 3.... Cứ như vậy dòng điện tử quét từ phía trên xuống đến Z. Như vậy là kết thúc việc phân tích 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 dòng điện tử cũng quét từ trên xuống dưới, từ trái qua phải và các dòng điện tử quét ngược 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, lượt đầu truyền tất cả các dòng lẻ (1,3,5,7...) gọi là mành lẻ. Lượt hai truyền tất cả các dòng chẵn (2,4,6..) gọi là mành chẵn. Hướng mành quét Dòng 1, mành 2 Dòng 1, mành 1 SƠ ĐỒ QUÉT XEN KẼ Hướng dòng quét Ưu điểm: Phổ tín hiệu của phương pháp quét xen kẽ (6,5MHz) hẹp hơn phổ tín hiệu của phương 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 625 dòng 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 trong một 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 phía thu. Tất cả các phần tử của ảnh được khôi phục và xuất hiện lần lượt đối với mắt 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 lớp này. Một dòng điện tử được dùng để biến đổi ảnh điện chung thành dòng điện tương ứng. Dòng điện tử này được hội tụ vào một điểm tròn và được kéo lần lượt qua ảnh có hai mành theo hai dòng liên tiếp. Mỗi dòng chứa một nửa số dòng quét cuả một ảnh. Hai mành được sắp xếp theo chiều đứng sao cho các dòng quét xen kẽ nhau và chúng tạo thành ảnh. Ảnh được quét từ trái sang phải 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 kẽ tuyến 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 sau đây. Mức xoá, mức đồng bộ. Mức đen chuẩn. Mức sáng trung bình. Chi tiết ảnh. Giá trị màu. Tín hiệu video có mức một chiều (DC) chuẩn 0v hoặc biểu diễn mức đen. Mức thu 2 (chuẩn +0,7v) biểu diễn mức trắng, mức xám nằm giữa 0v và 0,7v. Thông tin đồng bộ gồm thông tin về: Đồng bộ quét dòng Đồng bộ quét mành Đồng bộ giải mã màu Thông tin đồng bộ dòng và mành dùng kích mạch quét dòng và mành trong máy thu hình. Nó bao gồm các xung có đặc trưng biên độ, độ rộng tần số và dạng thích hợp cho đồng bộ. Xung đồng bộ có cực tính âm (-0,3v). Tín hiệu video tổng hợp (bao gồm cả xung đồng bộ) có biên độ đỉnh chuẩn là 1Vđ (1Vpp). 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 bị video thường kết nối với nhau bằng cáp đồng trục (không đối xứng 75W). I.1.3. Quá trình tái tạo lại hình ảnh. Ở phía 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 dòng điện tử trong pickup tube (đèn phân tích ảnh). Dòng điện tử của CRT lý tưởng tỉ lệ với dòng điện tử của đèn phân tích ảnh. Còn dòng lái tia trong cuộn 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 đại video của camera thực hiện việc gây méo trước là sửa gama. Kết quả nhận được là quan hệ tuyến tính giữa độ sáng của ảnh gốc và độ sáng tạo lại ở CRT. 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 tức nữa đó là âm thanh (có dải tần qui định là 10MHz) điều tần (FM) với sóng mang 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 trên cùng một đường mà không bị lẫn lộn vào nhau. Ba tin tức đầu được phân biệt bằng các tin tức đen trắng (Ey) nằm trên mức 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 đó nhập 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 4 tin tức kia nằm chung trong một tín hiệu (singnal) gọi là tín hiệu hình ảnh trắng 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. Trong đó tin tức chỉ độ sáng tối chỉ từ 187,25®191,45MHz và tin tức âm thanh ở ngay 191,75 MHz. I.3. TRUYỀN HÌNH MÀU. I.3.1. Nguyờn lý truyền hỡnh màu. Truyền hình đen trắng ra đời là bước mở đầu cho việc truyền các hình ảnh trong thực tế đi xa. Nó được nghiên cứu chế tạo và làm việc hoàn chính với tốc độ ổn định rất cao. Do thế giới ngày càng phát triển và ngành điện tử cũng phát triển nhanh chóng mà truyền hình đen trắng không đáp ứng được nhu cầu thưởng thức ngày một cao của con người nó không thể truyền đi được những cảnh vật với đầy đủ màu sắc trong thiên nhiên. Vì vậy việc phát triển truyền hình mầu là điều tất yếu, nó đáp ứng được việc truyền hình ảnh mầu sắc rực rỡ trong thiên nhiên. Hệ thống truyền hình ra đời dựa trên cơ sở có sẵn của truyền hình đen trắng và phát triển hoàn chỉnh. Do vậy hệ truyền hình màu phải đảm bảo tính kết hợp với truyền hình đen trắng để làm sao khi phát truyền hình màu mà các máy thu đen trắng vẫn thu được và phát đi truyền hình đen trắng, máy thu hình màu cũng có thể thu được truyền hình đen trắng. Nguyên lý truyền hình màu dựa vào những đặc điểm của máy thu màu sắc, mắt người và thuyết ba màu cơ bản này qua sự pha trộn giữa các màu với cường độ khác nhau ta có được đầy đủ các màu sắc trong thiên nhiên. Để có thể tái tạo thêm hình ảnh màu, cần thiết phải truyền thêm thông tin về màu sắc ngoài thông tin về độ chói của từng phần tử ảnh. Hệ thống truyền hình màu không làm tăng số kênh thông tin mà vẫn truyền được hình ảnh màu và thoả mãn được tính kết hợp. Trong đó máy thu hình màu có thể thu được chương trình phát của máy phát tín hiệu đen trắng và ngược lại. Vì vậy để thoả mãn được điều kiện kết hợp cần phải phát cả tín hiệu phản ánh độ chói của hình ảnh kèm theo với các tín hiệu mang tin tức về màu sắc. Tất cả các nguyên tắc của truyền hình đen trắng đều được tận dụng ở truyền hình màu. Nói cách khác đi truyền hình màu trước hết phải làm lại tất cả các công việc của truyền hình đen trắng. Điểm khác biệt giữa truyền hình màu và truyền hình đen trắng ở chỗ. Thay vì chỉ quan tâm tới cường độ sáng tối của từng điểm ảnh trên cảnh thì truyền hình màu phải quan tâm tới tính chất màu sắc của từng điểm trên một 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 trắng dùng 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 3 quãng R, G, B và dùng 3 đèn quang điện Vidicom để đo biên độ trung bình của 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 hệ thống lăng kính và gương phản chiếu. Sau đó 3 chùm tia này đi qua hệ thống kính 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 hiệu điện, sau sửa méo sẽ được 3 tín hiệu điện ER, EG, EB. R G B Ánh sáng Ánh sáng ánh sáng Điểm màu Thấu kính Gương Gương R G B Lăng kính Lọc đỏ Lọc lục Lọc lam Kính lọc ÁS Vidicom 1 Vidicom 2 Vidicom 3 ER EG EB Ey ER-Ey EB-Ey HÌNH I.1-2. NGUYÊN TẮC TRUYỀN BA MÀU CHÍNH Bằng các phương pháp điều chế khác nhau vào sóng mang phụ hai trong 3 tín hiệu màu là ER-EY và EB-EY được lồng vào phổ tín hiệu chói của kênh truyền hình đen trắng để phát đi. Phía thu tiếp nhận kênh truyền hình màu qua các khâu xử lý và giải điều chế lập lại 3 tín hiệu màu cơ bản ER, EG,EB rồi qua 3 tầng khuyếch đại màu cuối tác động vào 3 katốt của đèn hình màu. Ba tia điện tử từ ba katốt của đèn hình màu là KR, KB, KG với cường độ khác nhau mang tin tức của ảnh bắn vào các điểm phát màu tương ứng trên màn hình màu để tái tạo lại ảnh màu. I.3.1.2. Mã hóa và giải mã trong truyền hình màu. - Mã hóa. Utín hiệu Ey FMsound 0 6 6,5 f(MHz) Tín hiệu đen trắng Utín hiệu Ey FMsound 0 4,43 6 6,5 f(MHz) Tín hiệu màu Tín hiệu đen trắng truyền đi 4 tin tức Ey, FH, FV, FM sound được gói trong kênh sóng Fcc= 4,5MHz hay OIRT= 6,5 MHZ. Do tính chất tương dung để các máy đen trắng nhận được tín hiệu từ đài phát màu và nhận hình đen trắng, đài phát màu cũng phải truyền đi 4 tin tức trên và cũng được gói trong kênh FCC và OIRT. Vậy hai tín hiệu sắc ER -EY và EB - EY sẽ phải nằm đâu trong các kênh sóng này khi mà tất cả đã chiếm hết chỗ. Tín hiệu chói Ey chiếm từ 0®6 MHz (hoặc 4,2 MHz) và 6,5 MHz (hoặc 4,2MHz) là tin tức của âm thanh. Khoảng hở 500 KHz từ 6®6,5 KHz (hoặc 300KHz từ 4,2®4,5 KHz) là để an toàn không có tín hiệu chói Ey lẫn vào tín hiệu Audio. Khoảng hở đó là quá hẹp so với dải tần của hai tín hiệu sắc (khoảng hở 1,5Khz). Mạch ma trận ER EG EB Điều chế + EY ER - EY EB - EY C Tín hiệu màu FSC HÌNH I.1-3. MÃ HÓA Phương thức để chèn hai tín hiệu sắc vào kênh sóng đã có sẵn của đen trắng. Bước trước tiên là một mạch ma trận sẽ làm các công việc cộng, trừ các điện áp theo tỷ lệ đã định sẵn để chuyển đổi ER , EG,, EB thành một tín hiệu chói Ey và hai tín hiệu sắc ER -EY và EB - EY. Tiếp theo người ta điều chế tín hiệu sắc với sóng mang phụ có tần số bé hơn tần số cao nhất của Ey. Cuối cùng 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 hiệu màu. - Giải mã. Khoảng tần số của tín hiệu màu nằm hoàn toàn trong kênh sóng OIRT hoặc FCC. Nó được điều biên AM và truyền đi giống như đã truyền tín hiệu đen trắng. Như vậy phần đầu của máy thu hình màu gồm Anten, Tuner, IF và tách sóng hình vẫn giống như máy thu hình đen trắng. Tín hiệu màu Lọc dải Tách sóng Ey ER - EY EB - EY EB - EY ER - EY EG - EY ER EG EB Mạch ma trận HÌNH I.1-4. GIẢI MÃ TÍN HIỆU MÀU Tại đầu ra của tầng dải điều biên (tách sóng hình) chúng ta có được tín hiệu 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 sẽ được đưa vào mạch ma trận để lấy ra đủ 4 tin tức đưa vào đen hình. Ba tia điện tử bắn ra sẽ mang lại 3 tin tức đầu tiên là ER, EG,, EB. Toàn bộ quá trình trên 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 khoảng tần 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 thế nào 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 quả tối ưu. + Khảo sát tín hiệu chói Ey. Trong cả 3 hệ màu NTSC, SECAM, PAL nói trên tín hiệu chói hay tín hiệu hình đen trắng luôn được định nghĩa: Ey = 0,3ER + 0,59EG + 0,11 EB Qua 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 tham gia 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 3 thành phần R, G, B đã được tách riêng và muốn có được lại tin tức về độ chói như 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 chói 100%) 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 và biên 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 ta lấy 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 mái ngói đỏ giữa trưa nắng. Cường độ sáng tối ở cả 2 nơi bằng nhau, nếu độ nhậy của 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 đó không tạo lại hình ảnh đen trắng được. Chính vì độ nhậy không đều chỉ có 30% 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 hình đen trắng hình sẽ sáng đậm ở mái ngói đỏ và xám nhạt ở xanh lá cây. Cảnh Cảnh R G B CAM CAM ER EB EG EY=0.3ER+0.59EG+0.11EB EY B&W video camera Color video camera Hình I.1-5. Sự tạo thành Ey ở Camera đen trắng và màu + Ánh sáng và màu sắc: - Ánh sáng thực chất là sóng điện từ nằm trong dải sóng mà mắt ta có thể nhìn thấy được. Nằm trong dải tần số rất nhỏ từ (3.8-7.8) x 1014 Hz tương ứng với bước sóng l = 380¸788nm. Ánh sáng tự nhiên có nguồn là mặt trời phát ra ánh sáng trắng nó là tổ hợp của các ánh sáng màu khác nhau. - Màu sắc. Ánh sáng có bước sóng khác nhau tác động lên mắt ta sẽ cảm nhận thấy các màu sắc khác nhau. Trong phổ của ánh sáng thấy được gồm nhiều màu sắc, mà màu rõ rệt nhất là màu đỏ, cam, vàng, lục, lam, lơ, tím... - Cảm nhận về màu sắc của mắt người. Do các màu có bước sóng khác nhau nên ảnh của các màu không cùng ngay trên võng mạc. Như 3 vạch màu RGB kẻ sát gần nhau và điều tiết để mắt thấy màu lục (màu lục nằm ngay trong võng mạc) thì màu lơ hiện trước võng mạc và màu đỏ hiện sau võng mạc. Vì vậy mắt người không có sự cảm nhận đồng thời nhiều chi tiết tinh vi. Mắt có độ nhậy lớn nhất đối với màu lục, sau là vàng lam (lG= 525nm ¸ 575nm) Độ nhậy cuả mắt đối với ánh sáng màu lơ chỉ đạt 10% so với màu lục (lB =450nm) Đặc tính của màu sắc: Màu được đặc trưng bởi ba đại lượng: * Độ chói và độ sáng là thông số khách quan và chủ quan chỉ mức độ sáng cuả màu sắc. * Sắc màu: Là thông số chỉ tính chất của màu nhờ đó ta nhận biết được các màu khác nhau đỏ, lục, cam, vàng... * Độ bão hoà màu là thông số chỉ tính đậm nhạt của màu. Nếu ta lấy phẩm đỏ đổ từ từ vào một cốc nước trong. Ban đầu nước có màu hồng nhạt sau sang màu đỏ nhạt rồi đỏ thẫm ta đổ thêm nữa vẫn thấy màu không thay đổi đó chính là độ bão hoà màu. * Độ sạch màu: Là thông số chỉ hàm tương đối của màu quang phổ chứa trong ánh sáng nào đó tính theo tỷ lệ phần trăm. Nó cho biết quang thông của ánh sáng trắng lẫn trong quang thông của nguồn sang đó. I.3.2. Đặc điểm các hệ truyền hình màu. Để có thể tái tạo lại một hình ảnh màu cần thiết phải truyền thêm thông tin về màu sắc, ngoài thông tin độ chói của từng phần tử ảnh. Hệ thống truyền hình màu không làm tăng số kênh thông tin mà vẫn truyền được hình ảnh màu, thoả mãn được tính kết hợp. Trong đó máy thu hình màu có thể thu được chương trình phát của máy phát tín hiệu đen trắng và ngược lại. Vì vậy để thoả mãn điều kiện kết hợp cần phải phát cả tín hiệu phản ánh độ chói của hình ảnh kèm theo với các tín hiệu mang tin tức về màu sắc. Để phát đi đồng thời ba tín hiệu với hệ thống thu phát có giải thông tần không rộng hơn với hệ thống truyền hình đen trắng. Người ta đã đề ra nhiều giải pháp 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 được phát 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 biểu thức sau: EY = 0,3ER + 0,59EG + 0,11EB EI = 0,74 (ER –EY) – 0,27 (EB- EY) EQ =0,48 (ER-EY) + 0,14(EB –EY) Tín hiệu NTSC được truyền đi trên kênh sóng FCC có dải tần hẹp 4,5MHZ. Để giảm tối đa sử ảnh hưởng của truyền hình sắc càng nhiều càng tốt thì phương pháp thu hẹp được giải thông của tín hiệu sắc càng nhiều càng tốt. 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 chỉ cần 0,5MHz. Còn tất cả các hướng khác giải thông tương ứng đều xấp xỉ 1,5MHz. 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 của một trong hai tín hiệu sắc Ey chỉ còn 0,5MHz giải tần Ey lý thuyết là 1,5MHz nhưng thực tế chỉ truyền đi 1,2MHz. SAM SAM Mạch ma trận ER EG EB EI EQ EY C1 C2 Sin3,58 Sin3,58 Hình I.1-6. Điều biên nén EI, EQ vào sóng sin 3,58MHz + Điều biên nén (SAM) Trước khi nhập chung vào tín hiệu chói 2 tín hiệu sắc được điều biên ném 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 với nhau người ta chọn sóng mang phụ đã điều chế EI sớm pha lên 900 so với pha của 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 pha lên 330 để điều biên nén EQ rồi lại làm sớm pha thêm 900 nữa để điều biên 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 tự sóng 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 được nhập chung vào một mạch cộng để có duy nhất C = C1 +C2 Mạch ma trận ER EG EB SAM SAM OSC FSC 3,58MHz +330 +900 + C1 C2 C EY Hình I.1-7. Mạch điều chế vuông góc + Mã hóa màu ở hệ NTSC. Bắt đầu bằng ba tin tức của cảnh màu ER, EG, EB mạch ma trận chuyển đổi thành một tín hiệu chói Ey có dải tần từ 0®4,2MHz và hai tín hiệu sắc EI có giải tần 1,2MHz (lý thuyết là 1,5MHz) và EQ có giải tần 0,5 MHz. Hai tín hiệu sắc này được điều biên nén với sóng mang phụ Fsc= 3,58 MHz và có pha lần lượt lệch 330 và 330 + 900 = 1230 so với pha gốc 00. Hai sóng điều biên nén của sóng EI và EQ sau đó nhập chung để có một sóng C = C1 + C2 duy nhất, rồi lại nhập chung C và Ey lại với nhau. Vì Ey đi thẳng trong quá trình nhập chung C nên phải giữ trễ Ey lại bằng dây trễ 0,7ms. Như vậy Ey và C sẽ đến mạch cộng cùng một lúc và tránh hiện tượng sai pha. Mạch ma trận ER EG EB SAM SAM OSC FSC 3,58MHz +330 +900 + EY + C1 C C2 + 1800 Bust gate EY 4,2MHz EQ 4,2MHz EI 1,2MHz Delay 0,7ms FH NTSC color video Hình I.1-8. Mã hóa hệ NTSC Để có thể tách sóng, hệ màu NTSC phải truyền đi tin tức về pha gốc của sóng mang phụ. Tin tức thứ bảy này gọi là lóe màu (Coulor Burst) hay còn gọi là xung đồng bộ màu. Bắt đầu từ Fsc có pha 00 được đảo pha 1800 để đưa vào tầng cổng lóe. Cổng này bình thường đóng và chỉ mở ra một dòng một lần khi xuất hiện xung có tần số FH rơi đúng vào thời điểm thềm sau của xung đồng bộ ngang. Kho cổng mở khoảng từ 8¸12 chu kỳ, sóng sin 3,58 có pha 1800 đi xuyên qua cổng nhập chung với tín hiệu chói và nằm gọn lại thềm sau 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 tin tức. 4 tin tức đầu là của truyền hình đen trắng gần tin tức về sáng tối, FM đủ tiếng, đồng bộ dọc và đồng bộ ngang. Tin tức về sáng tối và FM tiếng nằm trên 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 bằng khổ 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 chung với tín hiệu chói Ey biên độ của nó có thể cao tối đa là +1230 và thấp nhất là -330. Cách phân biệt tín hiệu chói vẫn là tần số, hai tin tức về màu nằm xung quanh 3,58MHz, giới hạn về phía thấp nhất là: 3,58 – 1,2 = 2,38MHz. FM sound 0.6 0.6 1.3 0 2.38 4.2 4.5 MHz 0.5 1 EY EI EQ FSC=3.58 Hình I.1-9. Phổ tần của tín hiệu truyền hình màu đầy đủ hệ NTSC Tin tức cuối cùng xung đồng bộ màu (lóe màu) là tin tức cần thiết để tách sóng điều biên nén, có biên độ ± 20% nằm gọn trong thềm sau của xung đồng bộ ngang độc lập với 6 tin tức trên. +Giải mã màu ở hệ NTSC. -Ey EB - EY ER - EY EG - EY ER EG EB Mạch ma trận HÌNH I.1-10. GIẢI MÃ HỆ NTSC OSC 330 +900 B.Gate Color IF ĐET I ĐET Q G - T NTSC Video Delay 0,7ms EY EI EQ FH Chúng ta đã biết tín hiệu hình màu NTSC có dải tần hoàn toàn nằm trong kênh sóng Fsc và như vậy nó cũng được truyền ngoài trời như đã truyền tín hiệu đen trắng. Vậy phần đầu của máy thu hình màu gồm: Anten, tuner, IF, t