Đồ án Truyền hình số

PHẦN I - TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TỰ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG Truyền hình là hệ thống biến đổi hình ảnh và âm thanh kèm theo thành tín hiệu điện, truyền đến máy thu, nơi thực hiện biến đổi tín hiệu nay thành dạng ban đầu và hiển thị lên màn dưới dạng hình ảnh. Truyền hình dựa trên đặc điểm của mắt người về cảm nhận ánh sáng, để truyền đi thông tin cần thiết. Hệ thống truyền hình ra đời và phát triển, đến nay được chia thành: Truyền hình tương tự Truyền hình đen trắng: Ra đời năm 1920 và được xem như hoàn tất vào năm 1945, với sự ra đời của ông vidicon, dựa trên đặc tính quang trở của chất bán dẫn. Nó bao gồm 3 hệ là: FCC, OIRT,và CCIT. Truyền hình màu: Ra đời khi truyền hình đen trắng đã hoàn thiện và sự phát triển của nó gắn liền với lí thuyết 3 màu. Hệ này bao gồm các hệ là: Hệ NTSC: Ra đời năm 1950, được hình thành tại Mĩ, có tính tương hợp đầu tiên trên thế giới. Và đến năm 1954, hệ NTSC được phát trên kênh FCC, có độ rộng dải tần tín hiệu chói là :4,5Mhz(thực tế là 4,2Mhz). Hệ PAL: Ra đời năm 1966 ở tây Đức, là hệ được coi như cải tiến từ hệ NTSC và được phát triển trên kênh CCIT có độ rộng dải tần tín hiệu chói là 5,5Mhz(thực tế là 5,2Mhz). Hệ SECAM:R a đời năm 1965 ở Pháp, được phát triển trên kênh OIRT có độ rộng dải tần tín hiệu chói là 6,5Mhz. Nhận xét: Truyền hình đen trắng là hệ thống truyền hình trong đó thực hiện phân tích hình ảnh cần truyền thành các mẫu rời rạc rồi truyền lần lượt các mẫu đó. Thông tin được truyền đi là thông tin về độ chói của các điểm ảnh, tại đầu thu,sẽ khôi phục lại hình ảnh truyền đi thành một ảnh đen trắng. Còn truyền hình màu là hệ thống thừa hưởng tất các tính chất của truyền hình đen trắng và nó chỉ khác ở chỗ truyền hình màu truyền đi các thông tin về màu sắc của ảnh sao cho phía thu có thể khôi phục được thành ảnh có màu sắc thực tế. Truyền hình số: Ngày nay do tính ưu việt của truyền hình số nên nó đã thực sự phát triển để thực hiện các công việc của truyền hình tương tự mà nó khó hoặc không thể thực hiện được trong việc xử lí tín hiệu và lưu trữ. 1.1.1. Sơ đồ khối của hệ thống truyền hình Khuếch đại video Bộ tạo xung quét ống phát Bộ tạo Xung đồng bộ Xử Lí Bộ điều chế Khuếch đại Bộ tạo sóng mang Bộ tách sóng video Bộ khuếch đại Bộ tạo xung quét video đồng bộ ống hình AN TEN THU MÁY THU An ten phát Máy phát CAMERA AN TEN PHÁT Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình. Ống camera chiếu ảnh của vật cần truyền lên catốt quang điện của bộ chuyển đổi ảnh –tín hiệu . Đây là quá trình phân tích ảnh. Tín hiệu hình được khuếch đại, gia công rồi truyền đi theo kênh thông tin sang phía thu, ở đó tín hiệu hình được khuếch đại lên đến mức cần thiết rồi đến bộ chuyển đổi tín hiệu -ảnh nhờ phần tử biến đổi điện-quang. Đây là quá trình tổng hợp ảnh. Quá trình chuyển đổi tín hiệu -ảnh phải hoàn toàn đồng bộ và đông pha với quá trình chuyển đổi ảnh-tín hiệu thì mới khôi phục được ảnh đã truyền đi. Hình ảnh cần truyền thông qua hệ thống thấu kính trong camera, được tạo ảnh lên mặt bia quang điện. Thông qua hiệu ứhg quang-điện, tín hiệu điện biến thiên theo cường độ sáng của ảnh tại mỗi điểm trên mặt bia được tạo ra. Chúng được lấy ra lần lượt theo từng dòng từ trên xuống dưới nhờ bộ tạo xung quét và bộ tạo xung đồng bộ, tạo ra một chuỗi tín hiệu liên tục bao gồm cả xung đồng bộ gọi là tín hiệu truyền hình. tín hiệu này được xử lí rồi đưa đến máy phát. Tại đó, tín hiệu truyền hình được đem điều chế vào sóng mang cao tần để có được năng lượng đủ lớn rồi đem khuếch đại cao tần để có công suất lớn và đưa tới anten phát để bức xạ ra không trung. Tại máy thu, tín hiệu truyền hình nhận được bởi anten thu được đưa tới bộ tách sóng để tách tín hiệu này thành hai tín hiệu là tín hiệu video và tín hiệu đồng bộ. Tín hiệu video được khuếch đại rồi đưa đến ống thu hình(dụng cụ biến đổi điện-quang), còn tín hiệu đồng bộ được đưa đến bộ tạo xung quét để khống chế quá trình quét tia điện tử trên ống thu sao cho tín hiệu bên phát phải đồng bộ với bên thu. 1.1.2. Phương pháp quét xen kẽ Do sự lưu ảnh của mắt, nếu ta truyền 24 ảnh/1giây, khi tái tạo lại hình ảnh người xem sẽ có cảm giác một hình ảnh chuyển động liên tục. Tuy nhiên với 24 ảnh /1giây ánh sáng vẫn bị chớp gây khó chịu. Do đó thay vì chiếu 1ảnh trong 1/24giây người ta chiếu ảnh đó làm 2 lần mỗi lần 1/48 giây. Đối với truyền hình để đảm bảo chất lượng người ta thường truyền mỗi giây 50 mành(25 ảnh) đối với những nơi sử dụng điện lưới 50 Hz và 60 mành(30ảnh) Hướng quét dòng cuối mành1 cuối mành 2 dòng 1, mành 1 dòng 1, mành 2 Quét ngược dòng Quét thuận dòng Hướng quét mành Quét ngược mành Đối với những nơi sử dụng điện lưới 60 Hz. Ở đây sử dụng biện pháp quét xen kẽ đầu tiên truyền các dòng lẻ (1,3,5...) gọi là mành lẻ sau đó truyền các dòng chẵn(2,4,6... ) gọi là mành chẵn. Mỗi mành là một nửa ảnh, mang một nửa lượng tin tức của ảnh. Theo hệ thống truyền hình OIRT và FCC Tần số quét mành fV = 50Hz, Hình 1..2. Quét xen kẽ TV = 20ms Tần số quét dòng fH = 15625Hz, TH = 64ms 1.2. TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TỰ 1.2.1-Truyền hình đen trắng 1.2.1.1- Phân loại Như đã nêu ở phần trước, nó gồm 3 loại là: FCC,OIRT, CCIT chúng có sự giống và khác nhau ở các thông số kĩ thuật, đó là độ rộng dải thông, số dòng quét, trung tần hình, tần số hình, tần số của các kênh truyền hình . 1.2.1.2-Các vấn đề kĩ thuật Tiêu chuẩn quét: Truyền hình chỉ truyền đi từng điểm sáng một, từ trái qua phải, từ trên xuống dưới. Càng có nhiều dòng quét thì càng có nhiều chi tiết nhưng hệ thống sẽ phức tạp và tăng giá thành. Tuy nhiên, nếu quá ít dòng quét thì ảnh càng kém chất lượng. Từ vấn đề đó, các tiêu chuẩn đã ra đời để đáp ứng vấn đề chất lượng của hình ảnh . Tham số/hệ FCC OIRT CCIT Số dòng quét 525 625 625 Số hình trong 1 giây 30 25 25 Như vậy tần số quét dòng hay số dòng quét trong 1s của FCC là: Fh= 525*30 =15750 Hz và của OIRT, CCIT là: Fh= 625*25= 15625 Hz Tần số quét mành tương ứng của hệ FCC là: Fv=30*2= 60 Hz Và của CCIT,OIRT là: Fv=25*2=50 Hz · Vấn đề đồng bộ Quá trình quét ảnh, xử lí tín hiệu tại phía phát truyền qua kênh thông tin thu nhận, xử lí và hiển thị thông tin tại phía thu cần phải được đồng bộ. đồng bộ tất cả các quá trình trên, nhằm khôi phục lại vị trí các điểm ảnh một cách trung thực. Tín hiệu đồng bộ được tạo ra và truyền đi trên kênh thông tin cùng với tín hiệu video. Tổng hợp tín hiệu video với tín hiệu đồng bộ được gọi là tín hiệu truyền hình . Dòng2 Xung đồng bộ ngang Dòng5 Dòng4 Dòng6 Bán ảnh lẻ Dòng1 Dòng3 Bán ảnh chẵn Xung đồng bộ mành Tín hiệu đồng bộ được dùng để khống chế bộ quét của máy thu hình, điều khiển tia điện tử trong ống thu làm việc đồng bộ và đồng pha với phía phát. Để thực hiện điều này, người ta đặt các xung âm nằm phía dưới tin tức sáng tối. Mỗi khi tia điện tử trong ống hình quét hết một dòng lại xuất hiện một xung âm, gọi là xung đồng bộ dòng. Còn khi đã quét tới đáy màn ảnh, lại xuất hiện một xung âm có bề rộng lớn hơn xung đồng bộ dòng, gọi là xung đồng bộ mành. Hình 1.3. Tín hiệu hình · Vấn đề giải tần video và âm thanh: Theo tính toán, thì ứng với mỗi một tiêu chuẩn có một dải tần video riêng biệt ; FCC: 6Mhz, CCIT:5Mhz, OIRT: 4,2Mhz. Đối với tín hiệu là âm thanh thì đầu tiên tín hiệu audio được điều tần FM với sóng mang phụ 4,5Mhz(FCC) hoặc 6,5Mhz(OIRT); 5,5Mhz (CCIT). Sóng FM này nằm ngoài dải tần video . Do đó, tin tức âm thanh có thể nhập chung với tín hiệu video để truyền đi trên cùng một đường mà không bị lẫn tín hiệu . · Nguyên tắc kĩ thuật phát sóng truyền hình đen trắng Bộ chuyển đổi ảnh tín hiêụ Bộ khuếch đại và gia công tín hiệu Bộ khuếch đại tín hiệu Bộ chuyển đổi tín hiệu ảnh Kênh thông tin Bộ tạo xung đồng bộ Bộ tách xung đồng bộ ống kính Hình 1.3 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình đen trắng vật ảnh Nguyên lí phát sóng truyền hình đen trắng Hình 1.4. Sơ đồ khối phát truyền hình đen trắng Hình 1.4 sơ đồ khối phát truyền hình đen trắng. tín hiệu âm thanh FM OSCfi + AM OSCfo đồng bộ mành- dòng Ey Khuếch đại tín hiệu đen trắng Trong 3 tin tin tức đầu là tín hiệu đồng bộ mành, đồng bộ dòng, và tin tức đen trắng được phân biệt bằng cách: tin tức đen trắng nằm phía dưới mức 0, còn hai tin tức còn lại, nằm phía dưới. Và dải tần tín hiệu đen trắng là từ : 0 đến f’i. Tin tức thứ 4, âm thanh được điều tần FM với sóng mang fi lớn hơn f’i. Sau đó, nó được nhập chung với ba tin tức kia. Như vậy, tất cả 4 tin tức nói trên nằm chung trong một tín hiệu, gọi là tín hiệu hình đen trắng(trong 4 tin tức, thì tin tức âm thanh được phân biệt với 3 tin tức kia bằng tần số, và tín hiệu hình đen trắng được đưa vào mạch điều biên (AM) với sóng mang fo. Trong đó, chỉ truyền đi dải biên tần cao. Do đó, tin tức sáng tối chỉ chiếm dải tần fo đến fi’ và tín hiệu tiếng thì ở tại tần số fo+fi(Mhz). 1.3. PHỔ CỦA TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH Xác định phổ của tín hiệu truyền hình là xác định thành phần xoay chiều của tín hiệu, ứng với các chi tiết lớn của ảnh là các thành phần tần số thấp, ứng với các chi tiết nhỏ của ảnh là các thành phần tần số cao của phổ tần tín hiệu truyền hình. Thành phần thấp nhất của tín hiệu hình được xác định bằng tần số quét mành. Còn giới hạn trên được xác định bằng các thành phần tần số cao của tín hiệu truyền hình tương ứng với các chi nhỏ nhất của hình ảnh cần truyền đi. Hệ thống truyền hình chỉ có thể khôi phục lại được ảnh với các chi tiết xấp xỉ phần tử ảnh. Kích thước này được xác định bằng các ô vuông mà mỗi cạnh bằng độ rộng của mỗi dòng quét. Vì vậy, số dòng quét càng lớn, kích thước phần tử ảnh càng nhỏ, ảnh càng rõ nét. Tần số cao nhất của phổ tín hiệu hình phụ thuộc vào số dòng quét. Để có độ rõ càng cao thì số dòng quét càng lớn, kéo theo độ rộng dải tần tín hiệu video tăng lên. Sử dụng phương pháp quét xen kẽ sẽ giảm được giải tần tín hiệu. Ví dụ: Nếu sử dụng quét 625 dòng với tỉ lệ khuôn hình 4/3 và số ảnh truyền đi trong 1s là 25 thì số điểm ảnh nhiều nhất cần phải truyền đi là: 625*4/3 =833 phần tử ảnh trong một dòng và 625*833*25=13.106 phần tử ảnh trong một giây. Vậy fmax=13Mhz. Nếu quét xen kẽ, thực tế này đã làm tần số mành tăng lên gấp đôi(50 mành), điều đó có nghĩa là làm giảm tần số tín hiệu xuống còn một nửa. Phổ của tín hiệu hình được vẽ dưới đây: Nó bao gồm các hài của tần số mành và các nhóm phổ quanh hài của tần số dòng, với hài càng cao thì biên độ càng bé. Và đặc điểm của nó là : Giữa các hài tần số dòng tồn tại các khoảng cách. Nó được lợi dụng để truyền các tín hiệu khác như tín hiệu màu, và các thông tin phụ khác. A f fV 2fV nfV Hình 1.5 Phổ tín hiệu hình fH fH-fV fH+fV fH+nfV 2fH Biên độ 1.4. TRUYỀN HÌNH MÀU 1.4.1- Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu Camera Hiệu chỉnh gamma Mạch ma trận Bộ điều chế Mạch cộng Bộ chọn tín hiệu Bộ tách sóng màu Mạch ma trận ER EG EB E'R E'G E'B U'Y S1 S2 EC EM =E'Y+ EC E'Y Từ bộ tách sóng hình S1 S2 ống thu E'R E'B E'G Truyền hình màu được phát triển nhờ kĩ thuật 3 màu. Trong đó, mọi hình ảnh đều có thể phân tích và tổng hợp từ các màu cơ bản. Hình ảnh màu có thể coi là do nhiều hình ảnh đơn sắc hợp lại. Mỗi hình ảnh đơn sắc là một mẫu của truyền hình màu. Vì vậy, hình ảnh màu có chứa nhiều thông tin hơn hình ảnh đơn sắc. Hình 1.6 sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình màu. 1.4.2. Lí thuyết ba màu Thị giác màu Thực nghiệm đã xác định rằng: Có thể nhận được hầu như tất cả các màu sắc tồn tại trong thiên nhiên bằng cách trộn ba chùm ánh sáng màu đỏ, màu lục, và màu lam theo các tỉ lệ xác định. Từ đó cho ra các thuyết khác nhau về cơ chế cảm nhận của mắt người, đó là thuyết ba thành phần cảm thụ màu. Theo thuyết này thì: - Trên võng mạc tồn tại ba loại phần tử nhạy cảm với ánh sáng là các tế bào hình chóp. Các tế bào này có phản ứng khác nhau đối với ánh sáng có bước sóng khác nhau. Do đặc điểm của ba loại tế bào này nên bất kì màu sắc nào cũng có thể được tổng hợp lên từ ba màu cơ bản. - Sự cảm thụ màu được quyết định bởi mức độ kích thích của các tế bao hình chóp. Giá trị tổng năng lượng kích thích của cả ba tế bào cho ta cảm giác về độ sáng, còn tỉ lệ giữa chúng cho ta cảm giác về tính màu. - Giữa độ nhạy của mắt người với bước sóng ánh sáng kích thích đối với từng loại tế bào hình chóp co mối quan hệ, nó được chứng minh bằng nhiều thực nghiệm và nó được thể hiện trên đặc tuyến dưới đây: 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Cảm nhận VG VR VB 400 450 500 550 600 650 Bước sóng (nm) Hình 1.7. Đặc tuyến phổ nhạy của mắt và đặt tuyến phổ nhạy của tế bào hình chóp - Các tế bào hình chóp nhạy cảm ứng với ba màu cơ bản. Các đặc tuyến VB(l),VG(l),VR(l) không có ranh giới rõ ràng, có đoạn gối lên nhau. Do đó, khi có một bức xạ đơn sắc tác động vào mắt, thì không phải chỉ có một loại mà có hai hoặc 3 loại đồng thời bị kích thích để tạo ra dòng điện tín hiệu. Giá trị cường độ tín hiệu không đều nhau trong các loại tế bào, tạo nên các cảm giác màu khác nhau trong thần kinh thị giác. Các màu cơ bản và phụ màu Thực nghiệm đã chứng minh rằng: Không phải tồn tại một nhóm màu cơ bản mà có thể chọn ba màu bất kì để làm ba màu cơ bản. Tổ hợp ba màu được gọi là ba màu cơ bản khi chúng thoả mãn yêu cầu: B màu đó phải độc lập tuyến tính. Nghĩa là, trôn hai màu bất kì trong ba màu đó trong điều kiện bất kì, đều không tạo ra màu khác. Màu phụ là màu mà khi trộn với màu cơ bản, nó tạo thành màu trắng. Tổ hợp ba màu được sử dụng trong truyền hình, thoả mãn và đáp ứng được yêu cầu thực tế là: Hệ so màu R,G,B. Màu đỏ (Red), có bước sóng lR=700 nm, Phụ màu là màu lơ. Màu lục(Green), có bước sóng lB =546,8nm, phụ màu là màu mận chín. Màu lam(Blue), có bước sóng lB =435,8nm, phụ màu là màu vàng. Phương pháp trộn màu không gian Khi các tia sáng tác động vào mắt mà các tia không rơi vào cùng một điểm trong mắt, giả sử các điểm được rọi nằm gần nhau, thì mắt cũng có khả năng tổng hợp được các kích thích để tạo ra các màu mới. Đó là hiện tượng cộng không gian các màu sắc. Màu mà mắt cảm thụ được phụ thuộc vào tỉ lệ diện tích và cương độ sáng của các điểm hoặc dải của các màu cơ bản. Đây là phương pháp được sử dụng trong truyền hình. Các định luật trộn màu cơ bản Định luật 1: Bất kì một màu sác nào cũng co thể được tạo bằng cách trộn ba màu cơ bản độc lập tuyến tính với nhau. Định luật 2: Sự biến thiên liên tục của các bức xạ có thể tạo lên màu khác. Định luật 3: Màu sắc tổng hợp của các bức xạ không phải được xác định bởi đặc tuyến phổ của bức xạ được trộn mà được xác định bởi màu sắc thành phần của các bức xạ đó. 1.4.3. Tín hiệu truyền hình màu Cần chọn tín hiệu mang màu sao cho: Khi cho phát ảnh đen trắng thì tín hiệu mang màu triệt tiêu, chỉ còn tín hiệu chói EY. Ngoài ra tín hiệu mang màu không tăng biên độ khi tăng độ chói của ảnh. Nghĩa là tín hiệu mang màu không mang tin tức về độ chói. Các tín hiệu mang màu được truyền đi là các tín hiệu hiệu màu: R-Y, B-Y,còn G-Y sẽ được suy ra từ R-Y, B-Y, theo biểu thức: G-Y=0,509(R-Y)+ 0,194(B-Y) 1.4.4. Ghép phổ của tín hiệu mang màu vào tín hiệu chói Tín hiệu mang màu đem đi điều chế vào một dao động có tần số sang mang phụ fsc, sao cho tín hiệu đã điều chế có các vạch phổ nằm đúng vào vùng khe hở của tín hiệu chói thì tín hiệu mang màu có thể phát đi cùng với tín hiệu chói trong cùng một dải tần số. Fsc=(n-1/2) fh fh là tần số dòng Việc ghép phổ tín hiệu như vậy có thể tiết kiệm được giải thông của hệ thống truyền hình, nhưng tần số sóng mang phụ phải thoả mãn: + Ở miền tần số cao của phổ tín hiệu chói: Vì tần số sóng mang phụ càng cao thì kích thước chi tiết ảnh nhiễu do nó sinh ra trên ảnh truyền hình đen trắng càng nhỏ. + Phải nhỏ hơn tần số cao nhất của phổ tín hiệu chói. Sau đây là đặc tuyến phổ – tần số tín hiệu chói và tín hiệu màu fh (n-1)fh nfh Fsc=(n-1/2) fh Biên độ f Biên độ f Hình 1.8: Phổ của tín hiệu chói và tín hiệu màu cao tần 1.5. CÁC HỆ TRUYỀN HÌNH MÀU Vấn đề lựa chọn sóng mang phụ và phương pháp điều chế như thế nào để sự xuyên lẫn, sự phá rối lẫn nhau giữa tin tức chói và tin tức màu giảm thiểu tối đa là nguyên nhân tồn tại các hệ truyền hình màu NTSC, PAL, SECAM. Cả ba hệ truyền hình này: Nếu đạt được mặt này thì lại mất mặt kia và không một hệ truyền hình chiếm ưu thế tuyệt đối. Về cơ bản tín hiệu truyền hình của cả ba hệ thống truyền hình này đều phải có đủ 7 thông tin : Tín hiệu đồng bộ Tín hiệu tiếng Đồng bộ mành Đồng bộ dòng Đồng bộ màu Tín hiệu hiệu màu R-Y đã được xử lí Tín hiệu hiệu màu B-Y đã được xử lí 1.5.1. Hệ truyền hình màu NTSC 1.5.1.1. Sơ đồ khối phía phát . ảnh màu cần truyền đi Mạch ma trận Khuếch đại EY Mạch tạo mã màu : Dùng một sóng mang phụ 3,58MHz điều biên nén và vuông góc để mang hai tín hiệu EI và EQ rồi tổ hợp lại thành tín hiệu màu c Tín hiệu chói EY ER EG EB EI EQ Điều biên AM Máy phát sóng mang hình ảnh fA Máy phát sóng mang âm thanh fT điều tần EY U MHz f 4,2 0 C C Đem tín hiệu màu C lồng vào phổ tần của tín hiệu chói EY Y fA = fT - 4,5MHz Tín hiệu audio đến 3,58 Hình 1.8. Sơ đồ khối phía phát NTSC. a. Tín hiệu màu EI, EQ Tín hiệu chói được tạo ra từ 3 tín hiệu màu cơ bản và được phát đi trong toàn dải tần của hệ thống truyền hình đen trắng: E'Y = 0,3E'R+0,59E'G +0,11E'B với E'Y, E'R, E'G, E'B: là tín hiệu chói và 3 tín hiệu màu sau hiệu chỉnh gamma tần số cao nhất của tín hiệu chói là 4,2MHz và 2 tín hiệu hiệu màu được truyền kèm theo là ER - EY và EG - EY. Để có thể đan giữa 2 tín hiệu hiệu màu và chói ,các tín hiệu hiệu màu được dịch phổ về phía trên bằng cách điều chế vuông góc với tần số sóng mang phụ, cho phép 1 sóng mang có thể mang 2 tin tức độc lập là tín hiệu hiệu màu ER - EY và EG - EY, để có thể chèn vào tín hiệu chói cần phải nén tín hiệu hiệu màu ER - EY và EG - EY với hệ số tương ứng là 0,877 và 0,493. Nếu gửi trực tiếp 2 tín hiệu hiệu màu là ER - EY và EG - EY thì mỗi tín hiệu phải có dải phổ là (0¸1,5)MHz ,nhưng nếu quay pha 2 tín hiệu này đi 330 thành 2 tín hiệu EI và EQ thì EQ chỉ còn 0,5 MHz còn EI vẫn chiếm (0¸1,5)MHz. Với cách này giảm được sự phá rối của tín hiệu sắc vào tín hiệu chói. B -Y R -Y Q I 330 EI=0,877ER-Y cos330 - 0,493EB-Y sin330 EQ =0,877ER-Y sin330 - 0,493EB-Y cos330 EI =0,74ER-Y -0,27EB-Y EQ=0,48ER-Y -0,41EB-Y Hình 1.10. Quan hệ giữa trục I, Q và (R-y), (G - y) b. Tín hiệu mang màu Tín hiệu mang màu EC mang 2 tin tức màu là E'I và E'Q (sau hiệu chỉnh gamma ) với E'I điều chế dao động cosin, E'Q điều chế dao động sin Tạo sóng mang phụ Điều biên cân bằng I Dịch pha 900 Điều biên cân bằng II + U'I U'Q Ea Eb Ec Hình 1.11. Điều chế vuông góc NTSC Ea= E'I cos(wSC t + 330 ) Eb= E'Qsin(wSC t + 330 ) hai tín hiệu được cộng tuyến tính tại mạch cộng, tín hiệu ra Ec sẽ mang toàn bộ tin tức về tính màu Ec = Ea + Eb = E'I cos(wSC t + 330 ) + + E'Q sin(wSC t + 330 ) = A sin(wSC t + j ) với A=( E'I2 +E'Q2 )1/2 j = arctg(E'I / E'Q) + 330 Để nhiễu của tín hiệu mang màu cao tần đối với kênh tín hiệu chói ít nhất cần chọn tần số mang màu fSC = (2n + 1)fH/2 thì phổ của tín hiệu màu sau điều chế sẽ xen kẽ với phổ của tín hiệu chói. Để tránh can nhiễu vào tín hiệu chói ,hiệu giữa trung tần tiếng và sóng mang màu cũng phải bằng một số lẻ lần nửa tần số dòng. Vậy trung tần tiếng fttt = nfH Trung tần tiếng của hệ FCC được xác định bằng 4,5MHz. Với hệ NTSC tiêu chuẩn (z= 525 dòng) chọn n=286 Tần số dòng fH(NTSC) =(4,5.106)/286 =15734,264Hz Tần số mành fV =2fH /z = 59,94 Hz Tần số sóng mang fSC = (2n + 1)fH/ 2 = 3,579545MHz = 3,58MHz Với tần số mang phụ như vậy, pha của dao động đổi 1800 khi chuyển từ dòng này sang dòng khác .Nếu cách dòng thì các dòng 1,5,9,13...có pha trùng nhau và ngược pha với các dòng 3,7,11,15... các dòng thuộc mành chẵn có pha ngược với các dòng lẻ tương ứng 1,3,5.... Như vậy sau 2 ảnh đầy đủ (4 lần quét mành) thì ảnh trở lại như cũ, nghĩa là tần số lặp lại của nhiễu là 50/ 4 =12,5Hz vì tần số lặp lại nhỏ nên có hiện tượng nhấp nháy ở mức độ nhất định c.Tín hiệu đồng bộ màu Tín hiệu đồng bộ màu là 1 chuỗi xung gồm 8 ¸10 chu kỳ có tần số đúng bằng tần số mang màu fSC = 3,58MHz được đặt sườn phía sau xung xoá dòng. Từ những chuỗi xung đồng bộ màu này người ta sẽ tạo ra tín hiệu E0 liên tục từ bộ so sánh pha để tự động điều chỉnh pha và tần số của bộ dao động tần số fSC ở trong máy thu. Tín hiệu đồng bộ màu được đặt ở thềm sau xung quét dòng nên không ảnh hưởng đến việc đồng bộ mạch quét dòng trong máy thu hình. Dải tần tín hiệu chói từ (0 ¸4,2)MHz, tín hiệu hiệu màu EQ từ (3 ¸ 4,2) MHz, EI từ (2,3 ¸4,3)MHz và bị nén một phần biên tần trên 1.5.1.2. Tạo mã và giải mã màu hệ NTSC EY ER Khuếch đại EY Dây trễ a. Tạo mã màu hệ NTSC Mạch ma trận EI EG EM + Điều biên nén 1 Khuếch đại EI Dây trễ Lọc thông thấp (0¸1,3MHz) EQ EB Điều biên nén 2 Khuếch đại EQ Lọc thông thấp (0¸0,6MHz) Trễ pha 900 Tạo sóng mang phụ fSC =3,58MHz Tạo xung đồng bộ màu Tạo xung đồng bộ dòng, mành Hình 1.12. Sơ đồ khối bộ tạo mã màu hệ NTSC - Mạch ma trận nhận các tín hiệu điện áp màu ER, EG, EB tạo ra tín hiệu chói EY và 2 tín hiệu hiệu màu EI, EQ +Tín hiệu chói EY(0¸4,2)MHz qua dây trễ làm chậm tín hiệu đưa đến bộ khuếch đại EY để khuếch đại đủ lớn cấp cấp cho bộ cộng +Tín hiệu EI(0¸1,5)MHz qua mạch lọc thông thấp (0¸1,3)MHz sau đó qua dây trễ đưa đến bộ khuếch đại EI để khuếch đại đủ lớn +Tín hiệu EQ (0¸0,5)MHz qua mạch lọc (0¸0,6)MHz đưa thẳng tới bộ khuếch đại EQ -Bộ tạo sóng mang phụ tạo ra tần số fSC = 3,58MHz đưa đến bộ điều biên nén 1 để điều biên nén tín hiệu EI vào fSC, đồng thời fSC được trễ pha 900đưa đến bộ điều biên nén 2 để điều biên nén tín hiệu EQ vào fSC để tạo ra 2 dải biên tần trên và biên tần dưới. +Tạo xung đồng bộ dòng, mành, màu đua đến bộ cộng để tổng hợp tín hiệu chói EY và tín hiệu sắc tạo thành tín hiệu màu tổng hợp EM. b. Giải mã màu hệ NTSC -Tín hiệu màu tổng hợp EM đưa đến khối khuếch đại để khuếch đại và tách ra 2 tín hiệu (tín hiệu chói và tín hiệu sắc ). +Tín hiệu chói EY qua dây trễ (2 đầu dây trễ cần phối hợp trở kháng để tránh hiện tượng sóng dừng) có dải tần 4,2MHz và trễ (0,3¸0,7)ms. Tín hiệu qua mạch lọc chắn dải để nén sóng mang và các thành phần phổ của tín hiệu màu (gần fSC) nhằm giảm ảnh hưởng chất lượng ảnh, nếu mất EY khôi phục bằng mạch ghim. Mạch khuếch đại và mạch ma trận Lọc chắn dải 3,58MHz Dây trễ Khuếch đại -ER EY EM Dây trễ Lọc dải (0¸1,3)MHz Tách sóng EI Khuếch đại sắc EC Lọc thông dải -EG EI EQ Lọc dải (0¸0,6)MHz Tách sóng EQ Tách xung đồng bộ màu -EB Tạo sóng mang phụ f'SC Khối quét dòng Trễ pha 900 Khối quét mành Hình 1.13. Sơ đồ chức năng bộ giải mã màu hệ NTSC +Tín hiệu sắc EC qua mạch lọc thông dải để lấy tín hiệu màu và xung đồng bộ màu. Tín hiệu sắc EC đưa đến bộ khuếch đại sắc EC để khuếch đại tại tần số 3,58MHz sau đó đưa tín hiệu song biên và sóng mang phụ f'SC đến bộ tách sóng lấy ra tín hiệu màu EI, tín hiệu EI cho qua mạch lọc dải (0¸1,3)MHz rồi đưa đến dây trễ. Tín hiệu song biên và sóng mang phụ f'SC trễ 900 đưa đến bộ tách sóng lấy ra tín hiệu EQ cho qua mạch lọc dải (0¸0,6)MHz - Mạch khuếch đại và mạch ma trận tạo ra tín hiệu EG -Y, ER -Y, EB -Y nhờ mạch ma trận G-Y, sau đó đưa các tín hiệu EY, EG -Y, ER -Y, EB -Y đến mạch ma trận RGB tạo ra các tín hiệu EG , ER , EBcác tín hiệu này được khuếch đại và đưa đến đèn hình. 1.5.1.3. Đặc điểm của hệ truyền hình màu NTSC - Ưu điểm: đơn giản, thiết bị mã hoá và giải mã không phức tạp, giá thành thiết bị thấp hơn các hệ thống khác - Nhược điểm: + Rất dễ bị sai màu khi hệ thống truyền tín hiệu màu không lý tưởng và có nhiễu, rất nhạy cảm với méo pha và méo biên độ. + Dải tần của 2 tín hiệu mang màu bị hạn chế và khác nhau gây ra méo + Nhiễu của tín hiệu chói vào kênh màu + Các tín hiệu mang màu do phát hai biên không đối xứng gây ra nhiễu 1.5.2. Hệ truyền hình màu PAL. 1.5.2.1. Sơ đồ khối phía phát . ảnh màu cần truyền đi Mạch ma trận Khuếch đại EY Mạch tạo mã màu : Dùng một sóng mang phụ 4,43MHz điều biên nén và vuông góc để mang hai tín hiệu EV và EU trong đó riêng EVcứ liên tục đảo pha theo dòng Tín hiệu chói EY ER EG EB EV EU Điều biên AM Máy phát sóng mang hình ảnh fA Máy phát sóng mang âm thanh fT điều tần EY U MHz f 6 0 C C Đem tín hiệu màu c lồng vào phổ tần của tín hiệu chói EY Y fT = fA + 6,5MHz Tín hiệu audio đến 4,43 Hình 1.14. Sơ đồ khối phía phát hệ Pal a. Tín hiệu màu EV, EU Tín hiệu chói của hệ PAL cũng được xác định từ 3 màu cơ bản: E'Y = 0,3E'R+0,59E'G +0,11E'B E'Y, E'R, E'G, E'B: là tín hiệu chói và 3 tín hiệu màu sau hiệu chỉnh gamma. Hệ PAL nén 2 tín hiệu hiệu màu ER-EY, EB-EY với hệ số tương ứng 0,877 và 0,493 EV=0,877(ER-EY)=0,615ER -0,515EG -0,100EB EU=0,493(EB-EY)=-0,147ER -0,2939EG +0,437EB hai tín hiệu hiệu màu EV, EU có dải tần bằng 1,3MHz được điều chế vuông góc và sóng mang mang tín hiệu EV được đảo pha theo từng dòng quét. b. Tín hiệu mang màu EV Điều biên cân bằng EV Chuyển mạch điện tử EV 900 900/2700 Tách sóng mang phụ fSC EC Trigơ C Dịch pha 1800 fH 00 Dịch pha 900 EU EU Điều biên câ