Đồ án Truyền tín hiệu mang thông tin về hình ảnh và tín hiệu mang thông tin về âm thanh bằng sóng cao tần

Phần I: Tổng quan về hệ thống truyền hình Chương I: hệ thống truyền hình I/ Khái niệm chung về truyền hình Truyền hình như tên gọi của nó là một 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 này thành dạng ban đầu và hiển thị lên màn hình dưới dạng hình ảnh. Truyền hình dựa trên đặc điểm cảm nhận ánh sáng của mắt người để truyền đi thông tin cần thiết. ánh sáng là các bức xạ điện từ có bước sóng nằm trong khoảng từ 380 nm đến 780 nm. Thông tin nhìn thấy của vật được mắt người cảm nhận phụ thuộc tính chất phản xạ của vật. Như chúng ta biết, một vật thể khi được rọi nóng bằng một nguồn sáng, một phần ánh sáng sẽ bị phản xạ. Cường độ và thành phần phổ của tia sáng phản xạ phản ánh tính chất phản xạ, chúng xác định độ chói và mầu của vật. Hệ thống truyền hình thực hiện xử lý tín hiệu mang thông tin về độ chói và mầu của vật. Sơ đồ hệ thống truyền hình được mô tả trên hình 1.1: Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình Các thông tin về hình ảnh được biến đổi thành tín hiệu điện thông qua quá trình quét do camera thực hiện sau đó được truyền qua đường truyền và được gọi là truyền dẫn. Khi thông tin về hình ảnh được biến đổi dưới dạng tín hiệu điện và truyền trong không gian. Tới đầu thu tại đây người ta tái tạo lại các hình ảnh đơn sắc hoặc ảnh mầu trên ống đèn hình sau khi đã thực hiện đồng bộ giữa đầu thu và đầu phát. Tín hiệu Bộ chuyển đổi ảnh quang được chuyển đổi thành tín hiệu điện, người ta chia nhỏ thực hiện chia nhỏ ảnh cần truyền thành nhiều phần, sau đó thực hiện quét ảnh đó từ trên xuống dưới, từ trái qua phải. Quá trình truyền được thực hiện: Bên phát Bên thu 1 2 3 4 Phần tử ảnh 1 2 3 4 Điểm ảnh 5 6 7 8 5 6 7 8 9 10 .. .. 9 10 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. Hình 1.2 Từ ảnh 1,2,3,4 ... và được gọi là quá trình quét lần lượt yêu cầu khi thanh quét ở bên phát nằm tại điểm ảnh số 6 thì ở bên thu cũng nằm ở vị trí số 6. Công việc này được thực hiện nhờ sự đồng bộ giữa bên phát và bên thu gọi là xung đồng bộ. Trong điện ảnh người ta thực hiện theo phương pháp trên nhưng khi truyền 24 ảnh/s người ta nhận thấy có ánh sáng vẫn bị chớp gây khó chịu cho người xem, chính vì vậy thay vì chiếu 1 ảnh liên tục trong thời gian 1/24 giây, người ta chiếu ảnh đó làm 2 lần, mỗi lần 1/48 giây. Đối với truyền hình để tránh hiện tượng bị rung, trôi, lắc hoặc có vết đen trôi trên màn ảnh người ta truyền 25 ảnh/s và sử dụng phương pháp quét xen kẽ có nghĩa là chia ảnh đó thành các dòng chẵn và các dòng lẻ. Theo hệ thống OIRT và CCIR mỗi giây truyền đi 50 mành trong đó có 25 mành chẵn và 25 mành lẻ hình thành 25 ảnh. Quá trình chuyển đổi tín hiệu ảnh thành tín hiệu điện bằng phương pháp quét như trên đã thực hiện được chuyển đổi các điểm ảnh thực tế phân bố miền không gian thành miền thời gian được đặc trưng bằng các độ sáng tối của ảnh, hay nói cách khác, dòng điện tín hiệu thu nhận được khi quét một ảnh là một chuỗi xung với các hình dạng và biên độ khác nhau tương ứng với từng điểm sáng, dòng tín hiệu này sẽ chứa đựng tín hiệu vùng tần cao ứng với các điểm ảnh có độ sáng lớn nhất (chi tiết đó nhỏ nhất) còn các vùng tần số thấy ứng với độ sáng đồng đều và không đổi. II/ Hệ thống truyền hình 2.1 Mạng lưới truyền hình Để thực hiện truyền các chương trình truyền hình trên phạm vi rộng phục vụ đông đảo người xem, thông thường phải thiết lập nhiều trung tâm truyền hình mà giữa chúng có các hệ thống chuyển tiếp, hình thành một mạng lưới truyền hình. Trung tâm truyền hình có nhiệm vụ xây dựng các chương trình truyền hình và truyền các chương trình đó đến với người xem bằng máy phát hình hoặc các phương tiện khác hoặc ghi lại các chương trình đó để thực hiện trao đổi. Các trung tâm truyền hình có thể liên hệ với nhau để cùng phát một chương trình truyền hình hoặc sử dụng một phần chương trình truyền hình của các trung tâm truyền hình khác. Ngoài các trung tâm truyền hình có khả năng xây dựng chương trình còn có các trung tâm phát lại có nhiệm vụ tiếp nhận các chương trình từ các trung tâm truyền hình khác phát đến để rồi phát đi nhằm phục vụ cho một vùng nhất định bằng các máy phát hình thông thường và để chuyển tiếp các chương trình truyền hình cũng như phân phối chương trình truyền hình trực tiếp đến cho người sử dụng có thể thực hiện qua các hệ thống thông tin vệ tinh, vi ba, đường cáp .v.v... Chính vì thế hệ thống truyền hình ngày càng mở rộng và phát triển. Các chương trình truyền hình có thể phục vụ cho rất nhiều đối tượng ở các vị trí khác nhau trên toàn cầu một cách nhanh chóng, cho phép người xem một cách tốt nhất. 2.2 Đặc điểm của tín hiệu hình Tín hiệu hình là tín hiệu đơn cực tính, bởi vì độ chói của ảnh có trị số dương biến đổi từ không đến trị số (+) cực đại nếu ứng với điểm trắng của ảnh. Tín hiệu có trị số lớn điện áp nhất, ứng với các điểm đen. Tín hiệu có điện áp nhỏ nhất (trị số đại số) thì gọi là tín hiệu cực tính dương. Ngược lại ta gọi là tín hiệu cực tính âm. Tín hiệu hình có chứa thành phần một chiều (trị trung bình) trị trung bình của tín hiệu đối với mỗi dòng tỷ lệ với độ chói trung bình của dòng đó. Trị trung bình của tín hiệu đối với mỗi ảnh tỷ lệ với độ chói trung bình của ảnh đó. Do có đặc tính đơn cực tính có tính chất như tín hiệu xung nên khi đo lường tín hiệu hình không đo theo trị số hiệu dụng, mà đo theo trị số giữa đỉnh với đỉnh (Hiệu số giữa mức cực đại và mức cực tiểu của tín hiệu, ký hiệu là Uđỉnh-đỉnh ). Trong quá trình chuyển đổi tín hiệu hình bị ngắt quãng qua từng dòng tia điện tử làm nhiệm vụ chuyển đổi ảnh quay thành tín hiệu điện quét lên bia thành từng dòng. Khi hết một dòng tia được trở lại đầu dòng để quét dòng tiếp theo. Do đó mỗi chu kỳ quét được chia làm hai phần: * Phần quét thuận: Tia điện tử có tác dụng chuyển đổi ảnh thành tín hiệu điện, chiếm khoảng 82 - 84% của một chu kỳ quét dòng. * Phần quét ngược: là phần thời gian tia điện tử từ cuối dòng quay về đầu dòng để chuẩn bị quét dòng tiếp theo, chiếm khoảng 16 - 18% của một chu kỳ quét dòng. Trong khoảng thời gian quét ngược, tín hiệu không mang tin tức của ảnh, nên được dùng để truyền xung tắt dòng. Xung tắt dòng có tác dụng tắt tia điện tử ở ống tia trong thời gian quét ngược. Tín hiệu hình đầy đủ được trình bày như sau: Hình 1.3: Tín hiệu hình Cũng tương tự như vậy đối với ảnh, khi tia điện tử quét hết một ảnh, tức là quét một lượt qua tất cả các dòng của ảnh từ trên xuống dưới. Tia phải chuyển động ngược lại từ dưới lên trên được gọi là thời gian quét ngược của ảnh. Trong khoảng thời gian này tín hiệu không mang tin tức của ảnh nên được dùng để truyền xung tắt mặt. Xung tắt mặt có tác dụng tắt tia điện tử của ống thu trong thời gian quét ngược của ảnh. Thời gian quét ngược của ảnh thường dài bằng 23 - 30 chu kỳ của dòng. III/ Quá trình truyền dẫn Tín hiệu ảnh được truyền trên đường truyền có thể thông qua đường cáp, hoặc không gian dưới dạng sóng điện từ, yêu cầu trên đường truyền phải có độ trung thực cao nhưng trên thực tế tín hiệu ảnh truyền trên đường truyền bị suy giảm và méo dạng. Tuỳ theo yêu cầu của từng khâu mà người ta đưa ra các thông số để đánh giá các chỉ tiêu của đường truyền trong truyền dẫn như: Độ ổn định mức Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm Méo tuyến tính Méo phi tuyến Tín hiệu thu được ở đầu camera thông qua quá trình quét bức ảnh được gọi là tín hiệu ảnh. Khi thực hiện truyền hình đen trắng, tín hiệu ảnh chỉ có một tín hiệu chói (Y) Tín hiệu chói Y gồm: - Tín hiệu hình - Tín hiệu đồng bộ dòng - Tín hiệu đồng bộ mặt Để đảm bảo truyền đúng mầu sắc giữa bên phát và bên thu trong truyền hình tín hiệu mầu, người ta còn truyền thêm xung đồng bộ mầu. IV/ Dây chuyền sản xuất chương trình truyền hình Để tạo ra một sản phẩm truyền hình cần phải tiến hành các bước: 4.1 Khâu tiền kỳ: Là khâu thu thập thông tin về hình ảnh và âm thanh như thu tín hiệu từ vệ tinh và thu tín hiệu từ trường quay (Studio). Tại đây thường thực hiện những chương trình lớn như ca nhạc, giải trí ... Thu từ xe lưu động thực chất là một Studio thu nhỏ làm chức năng ghi, sản xuất trực tiếp chương trình như họp quốc hội, kỷ niệm các ngày lễ lớn về chính trị, văn hoá, thể dục thể thao ... hoặc thu từ nguồn cáp quang hoặc các nguồn tín hiệu khác. 4.2 Khâu hậu kỳ: Là sử dụng các phòng dựng hình để tạo ra các chương trình truyền hình theo ý đồ của đạo diễn. Trong phần hậu kỳ chia làm 2 phần: phần hậu kỳ hình và phần hậu kỳ tiếng. Trong phần hậu kỳ hình chia ra làm dựng hình phi tuyến và dựng hình tuyến tính. 4.3 Khâu phát sóng: Sau khi thực hiện chương trình ở phần hậu kỳ người ta đưa tín hiệu từ phòng phát sóng, thường các đài bố trí ở phòng tổng khống chế. Tín hiệu từ phòng này sẽ được truyền dẫn đến máy phát hình rồi phát ra không trung theo cách thông qua trạm mặt đất hoặc trạm vệ tinh. V/ Hệ thống truyền hình cáp Hệ thống truyền hình cáp là một hệ thống truyền hình có khả năng phục vụ cho một khu vực tập trung đông dân cư, nơi khó có thể nhận được tín hiệu truyền hình từ các máy thu đặt tại các nhà riêng do khoảng cách tới các đài phát quá xa hay do sự ảnh hưởng của đồi núi hay nhà cao tầng .v.v... Vì vậy cần phải thiết lập các anten đặt tại các điểm phù hợp để có thể thu được tín hiệu truyền hình đảm bảo chất lượng và truyền qua đường cáp phục vụ cho một số đông dân cư nào đó. Nhờ sự phát triển của hệ thống chuyển tiếp viba rất nhiều loại hình dịch vụ đã ra đời có khả năng phục vụ tốt cho một khu vực nào đó. Vào cuối những năm 70 vệ tinh viễn thông ra đời cho phép hệ thống truyền hình cáp nhận được tất cả các chương trình truyền hình trên toàn thế giới đồng thời dung lượng kênh truyền tăng lên đáp ứng được cả một thành phố lớn. Trung tâm truyền hình cáp Máy thu Nguồn nuôi Trạm bù cáp Máy thu Máy thu Tín hiệu Hình 1.4: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình cáp Truyền hình cáp sử dụng các kênh truyền nằm trong phạm vi dải thông ở cận dưới của băng UHF. Các kênh truyền hình cáp được đua thành các băng VHF thấp, VHF giữa, VHF cao và siêu cao. Một ưu điểm của truyền hình cáp là có thể sử dụng các kênh liền kề nhau để truyền tín hiệu trong tất cả các phạm vi mà không xuất hiện các hiện tượng nhiễu đồng kênh. Tuy nhiên các tín hiệu phải được điều khiển ở độ tuyến tính cao nhằm tránh hiện tượng Điều biến tương hỗ. Cáp quang là một trong những kỹ thuật được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp truyền thông những năm gần đây và đã đạt được những thành quả to lớn. Môi trường truyền của cáp quang là bức xạ hồng ngoại với các thành phần điện từ có tần số cực đại. Đồng thời một ưu thế nữa của hệ thống cáp quang chính là độ rộng dải thông rất lớn, với dải thông này có thể truyền đi các tín hiệu số nói chung , tín hiệu truyền hình nói riêng một cách hiệu quả. Ngoài ra hệ thống cáp quang còn có thể sử dụng truyền các tín hiệu tương tự. Tín hiệu số là dạng tín hiệu phù hợp với đường truyền dẫn quang do chất lượng tín hiệu ít phụ thuộc vào đường truyền nên có thể thực hiện truyền trong khoảng cách xa với các trạm bù cáp. Thông thường sử dụng phương pháp điều xung mã PCM để điều chế nguồn tín hiệu. Điều chế PCM (Pulse code Modulation) là phương thức thông dụng nhất chuyển đổi các tín hiệu Analog sang tín hiệu Digital và ngược lại để có thể chuyển qua một hệ thống truyền dẫn số hay các quá trình xử lý số. Sự biến đổi bao gồm quá trình: lấy mẫu, lượng tử hoá, mã hóa. Cáp quang có nhiều ưu điểm nổi bật trong việc truyền dẫn tín hiệu ở chỗ: Băng tần rộng cho phép truyền các tín hiệu số có tốc độ cao, độ suy giảm thấp trên một đơn vị chiều dài, độ suy giảm giữa các sợi quang dẫn cao và thời gian trễ qua cáp quang thấp. Với các đặc điểm trên cáp quang có thể truy cập tín hiệu truyền hình số trong thời gian thực với chất lượng cao để tín hiệu video sau số bằng cáp quang cần phải sử dụng mã kênh truyền. Tín hiệu video sau khi được biến đổi sang dạng số được mã hoá thành mã sơ cấp. Tín hiệu mã này chưa thể truyền được trong một khoảng cách xa, việc sử dụng mã kênh truyền sẽ khắc phục được những nhược điểm của mã sơ cấp, đó là: Hạn chế thành phần một chiều (điều chế) và thành phần tần số thấp để có thể đấu nối tín hiệu từ mạch này sang mạch khác bằng biến áp hoặc qua tụ và thuận lợi cho việc tái tạo lại xung nhịp ở đầu thu và phát hiện sai lầm. VI/ Hệ thống thu - phát truyền hình vệ tinh 6.1 Những ưu điểm của truyền hình vệ tinh Một đường truyền hình vệ tinh có thể truyền đi tín hiệu với khoảng cách xa như vậy có thể đạt hiệu quả cao cho các đường truyền cao cũng như dịch vụ điểm điểm, đường truyền vệ tinh không bị ảnh hưởng bởi điều kiện địa hình địa vật vì môi trường truyền dẫn ở rất cao so với bề mặt quả đất. Truyền hình vệ tinh có thể thực hiện qua đại dương, rừng rậm, núi cao, cũng như các địa cực. Việc thiết lập đường truyền qua vệ tinh được thiết lập thực hiện trong thời gian ngắn. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc thu thập tin tức, một công việc đòi hỏi thời gian thiết lập nhanh chóng. Vệ tinh cũng được sử dụng cho các hệ thống điểm - đa điểm. Với một vệ tinh có thể đặt vô số các trạm thu trên mặt đất, và cho các dịch vụ truyền hình trực tiếp đến từng gia đình (DTH). Ngoài ra chương trình vệ tinh còn có khả năng phân phối chương trình với các hệ thống liên kết khác. Số kênh vệ tinh được thiết lập dành cho các chương trình truyền hình là được chú ý đến nhất. Các chương trình này có thể phục vụ cho hệ thống truyền hình cáp trong quảng bá. Trong truyền hình vệ tinh quảng bá một số kênh vệ tinh được dùng cho các chương trình cố định, các chương trình này phát liên tục trong ngày, số kênh còn lại dành cho các dịch vụ như tin tức trong thể thao .v.v... thực hiện phát chương trình trong một khoảng thời gian nào đó. 6.2 Nguyên lý làm việc của thiết bị thu - phát vệ tinh * Máy phát vệ tinh mặt đất Nhiệm vụ của máy phát vệ tinh là bức xạ công suất cao tần qua hệ thống anten phát parabol hướng tới vị trí của vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh mà ta cần. Quỹ đạo địa tĩnh nằm trên mặt phẳng xích đạo và cách bề mặt trái đất khoảng 36.000 km. Việc lựa chọn vệ tinh dựa trên các chỉ tiêu cơ bản sau: Giá thành vệ tinh Cường độ trường, vùng cần phủ sóng càng lớn càng tốt Vị trí kinh độ của vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh Từ các thông số kỹ thuật của vệ tinh toạ độ của nơi đặt đài phát ta tính được các tham số của đài phát. Công suất bức xạ của máy phát từ công suất này và độ tăng ích của anten ta tính được công suất phát ra. Các tham số của anten phát AL góc phương vị EL góc ngẩng * Bộ đáp phát trên vệ tinh Nhiệm vụ của bộ đáp phát trên vệ tinh là thu tín hiệu cao tần bức xạ từ đài phát mặt đất, khuyếch đại tín hiệu này lên và đổi tần để phát trở lại mặt đất tới vùng phủ sóng mà vệ tinh đó đảm nhận. Mỗi bộ phát đáp trên vệ tinh có một tần số thu và phát nhất định tuỳ theo dải tần số làm việc của từng băng như băng C hoặc băng Ku. Mối quan hệ giữa các tần số thu - phát vệ tinh và tần số thu phát trên mặt đất theo quy định: f phát (đài phát mặt đất) = f thu (vệ tinh) f phát (vệ tinh) = f thu ( đài mặt đất) * Máy thu vệ tinh Nhiệm vụ của máy thu vệ tinh là nhận tín hiệu cao tần từ vệ tinh phát xuống dải điều chế thành tín hiệu video và audio để đưa tới các đài phát sóng. * Băng tần làm việc của vệ tinh Hiện nay trong khoảng không gian xung quanh trái đất có rất nhiều loại vệ tinh bay trên các quỹ đạo khác nhau. Các loại vệ tinh phục vụ mục đích khí tượng chụp ảnh trái đất, vẽ bản đồ trái đất, các loại vệ tinh do thám phục vụ mục đích quân sự, an ninh thường bay trên quỹ đạo thấp cách quả đất từ 600 km đến vài nghìn km. Các loại vệ tinh viễn thông bay trên quỹ đạo qua mặt phẳng xích đạo cách mặt đất khoảng 36.000 km với tốc độ chuyển đổi của vệ tinh bằng tốc độ quay của trái đất xung quanh nó. Đó là quỹ đạo địa tĩnh. Các vệ tinh loại này gọi là vệ tinh địa tĩnh. Các vệ tinh hiện nay thường hoạt động trên băng tần C và Ku Băng C: Tần số phát lên fup = 5,9 đ 6,4 GHz Tần số phát xuống fdown = 3,7 đ 4,2 GHz Độ rộng băng tần của một Transpordet = 36 MHz Băng Ku: Tần số phát lên fup = 14 đ 14,5 GHz Tần số phát xuống fdown = 11,7 đ 12,2 GHz Độ rộng băng tần của một Transpordet = 45 MHz Chương II: Các hệ truyền hình mầu I/ Hệ truyền hình mầu NTSC NTSC là chữ viết tắt của cụm từ National Television System Committee (Uỷ ban hệ truyền hình quốc gia) Hệ NTSC tính theo tiêu chuẩn FCC 1.1 Đặc điểm của hệ NTSC Đây là một hệ thống có tính tương hợp đầu tiên trên thế giới bắt đầu phát sóng vào năm 1954 tại Mỹ. Trong hệ NTSC thay vì truyền hình 3 mầu cơ bản R, G, B người ta truyền tín hiệu chói Y và 2 tín hiệu mầu I, Q. - Tín hiệu độ chói Y được tính theo: Y= 0,30 R + 0,59 G + 0,11 B Có độ rộng dải tần là 4,2 MHz - Hai tín hiệu hiệu mầu được truyền đồng thời sang phía thu. Hình 2.1 biểu thị vectơ mầu. Mỗi màu sắc được biểu thị bởi độ dài véctơ và góc pha u. Hai trục vuông góc (B - Y) và (R - Y) được dùng với các toạ độ từ -1 đến 1. Trục (B - Y) được chọn làm qui chiếu cho góc pha u. Thí dụ mầu đỏ có biên độ 0,76 và u = 1130 113O 0,9 0,83 1 (R -Y) (B -Y) Vàng -1 0,9 Lơ 1 353O 293O Lam Lục 225O 45O Tím Q I Đỏ 173O 0,7 33O -1 Hình 2.1: Đồ thị véc tơ mầu Tín hiệu mầu I, Q được tính theo biểu thức: I = 0,74 (R -Y) - 0,27 (B - Y) Q = 0,46 (R - Y) + 0,41 (B - Y) Tín hiệu I có độ rộng dải tần là 1,5 MHz và tín hiệu Q có độ rộng dải tần là 0,5 MHz - Hai tín hiệu hiệu mầu được điều chế vuông góc trên cùng một tần số sóng mang mầu phụ fc (tiêu chuẩn FCC thì fc = 3,58 MHz, theo tiêu chuẩn CCIR thì fc = 4,43 MHz) nghĩa là tín hiệu I, Q cùng điều chế biên độ trên cùng một tần số fc nhưng dịch pha 900. - Trong hệ NTSC tín hiệu mầu I, Q được điều chế biên độ vào tần số sóng mang f0 nhưng ta không truyền đi sóng mang, sóng mang chỉ truyền đi hai dải biên tần trên và dưới. Hình 2.2 là dạng phổ của tín hiệu điều biên và dạng phổ của tín hiệu song biên triệt tần số mang. Có khi chỉ phát đi một dải biên tần triệt tần số mang. Ta gọi là đơn biên triệt sóng mang SSB - SC. f0- Fmax f0 f0+ Fmax f0- Fmax f0 f0+Fmin f0+Fmax f0 f0+Fmin f0+Fmax Tín hiệu điều biên AM Tín hiệu song biên Tín hiệu đơn biên Hình 2.2: Phổ của các tín hiệu 1.2 Tín hiệu đồng bộ mầu Do tần số mang mầu fc bị nén hoàn toàn bên phát không truyền sang phía thu. Vì vậy máy phát phải truyền đi tín hiệu đồng bộ mầu để máy thu phục hồi tần số mang mầu fc , đúng tần số và fa ban đầu như phía máy phát nhằm đảm bảo cho ảnh truyền, mầu sắc thu được giống như bên phát đã phát đi. Tín hiệu đồng bộ mầu có tần số đúng bằng tần số mang mầu fc = 3,58 MHz đặt ở sườn sau của các xung xoá dòng gồm từ 8 - 11 chu kỳ có biên độ đỉnh = 0,9 h (h là chiều cao của xung đồng bộ dòng). Xung đồng bộ dòng Tín hiệu đồng bộ mầu Thời gian xoá dòng h 0,9 h 2,2 ms Hình 2.3: Vị trí của tín hiệu đồng bộ mầu hệ NTSC 0 1 2 3 3,58 4 4,2 5 MHz Biên độ Y Im IQ Hình 2.4: Phổ của tín hiệu mầu tổng hợp NTSC 1.3 Phổ của tín hiệu mầu tổng hợp Y I Q Mạch ma trận Tạo sóng mang phụ 3,58 MHz ĐBCB 2 + ĐBCB 1 + 33O 90O 180O Cổng Burst DL ER EG EB 0O Tín hiệu mầu NTSC Hình 2.5: Sơ đồ khối mạch mã hóa NTSC fH 1.4 Mạch mã hóa của hệ NTSC - Bắt đầu từ 3 tin tức đầu tiên của ảnh mầu R, G, B qua mạch ma trận đổi thành các tín hiệu Q. Hai tín hiệu I, Q được điều biên nén với sóng mang phụ 3,58 MHz có góc pha lần lượt là 330, 330 + 900 = 1230 sau đó được cộng tuyến tính với nhau và được dưa đến mạch cộng thứ 2. - Tín hiệu chói qua dòng trễ đến mạch cộng thứ 2. - Tín hiệu đồng bộ mẫu bắt đầu từ gốc pha không của sóng mang phụ được đảo pha 1800 đưa vào cổng burst. Cổng này bình thường đóng chỉ mở một dòng một lần khi có xung dòng rơi vào vai sau của xung xoá ngang . Tại nối mạch cộng thứ 2 nhận được tín hiệu truyền hình mầu đầy đủ hệ NTSC. 1.5 Mạch giải mã hệ NTSC fh Mạch ma trận Lọc thông dải TSĐB Q TSĐB I 33O 90O Cổng Burst DL R G B Tín hiệu mầu NTSC Hình 2.6: Sơ đồ khối mạch giải mã hệ NTSC DĐ TA - Tín hiệu hình đầy đủ đến đầu vào mạch giải mã được chia thành 2 đường. Đường thứ nhất qua dây trễ và mạch lọc tín hiệu mầu, được tín hiệu chói và đưa đến mạch ma trận. - Đường thứ 2 qua mạch lọc thông dải lọc lấy tín hiệu mầu rồi đưa vào mạch cửa và mạch TSĐB tách lấy tín hiệu I, Q đưa vào mạch ma trận. - Mạch ma trận làm nhiệm vụ cộng trừ các điện áp tín hiệu để tạo ra 3 tín hiệu mầu (R - Y), (G -Y), (B - Y). - Cổng Burst chỉ mở một dòng một lần khi có xung tần số dòng, ở đầu ra chỉ có tín hiệu đồng bộ mầu và góc pha 00. Để kích tầng dao động thạch anh 3,58 MHz sóng này được làm sớm pha lên 330 đưa vào mạch tách sóng Q và tiếp tục sóng pha lên 900 và đưa vào tách sóng I. 1.6 Sơ đồ khối máy phát tín hiệu mầu hệ NTSC Máy ảnh mầu Mạch ma trận Dây trễ Dây trễ KĐại Y 044,5MHz Điều biên nén 1 Điều biên nén 2 Trễ pha 90O Tạo sóng fC=3,58 MHz Tạo xung đồng bộ dòng mành Tạo xung đồng bộ mầu + Máy phát KĐại I 041,5MHz KĐại Q 040,5MHz G B R Y I Q Y Im Qm An ten Hình 2.7: Sơ đồ khối máy phát tín hiệu mầu hệ NTSC 1.7 Nhược điểm của hệ NTSC - Méo biên độ do đường truyền dẫn không tuyến tính gây nên biến đổi của tín hiệu chói dẫn đến mầu bị bão hoà. - Méo pha trước tín hiệu chói làm lệch pha sóng mang mầu, làm cho sắc thái mầu biến đổi. - Tín hiệu mang mầu do điều chế đơn biên nên sinh ra lẫn nhau. II. Hệ truyền hình SECAM 2.1 Đặc điểm của hệ SECAM - Tín hiệu độ chói Y được tính theo: Y = 0,30R + 0,59G + 0,11B Độ rộng dải tần là 6 MHz - Hai tín hiệu mầu (tín hiệu sắc) được truyền đi lần lượt theo từng dòng sang phía thu, tín hiệu mầu được biểu thị: DR = 1,9 (R - Y) DB = 1,5 (B - Y) Với độ rộng dải tần của 2 tín hiệu đều bằng 1,5 MHz - Hai tín hiệu mầu DR và DB được điều chế vào tần số (điều tần) của 2 tần số mang mẫu phụ fCR và fCB. Hai tần số mang này phải chọn sao cho tính chống nhiễu của truyền hình được nâng cao. - Tần số mang mầu phụ: fCR = 282 fh = 282 x 15,625 = 4,40625 MHz fCB = 272 fh = 272 x 15,625 = 4,25 MHz 2.2 Tín hiệu đồng bộ Để tín hiệu mầu DR và DB được quét lần lượt theo từng dòng trên màn hình của máy thu hình đồng bộ với tín hiệu mầu phát lần lựot theo từng dòng máy phát phải truyền đi tín hiệu đồng bộ mẫu. - Đồng bộ mẫu theo dòng: xung đồng bộ mầu theo dòng được sắp xếp ở sườn sau xung xoá dòng có tần số là fCR đối với đường truyền DR và có tần số fCB đối với đường truyền DB. - Đồng bộ theo mành: trong hệ SECAM mỗi ảnh được chia thành mành lẻ từ 1,2,3 ... 313 và mành chẵn từ 315 ... 625. - Tín hiệu đồng bộ mầu theo mành được đặt ở mành 1 từ dòng thứ 7 đến dòng thứ 15 gồm 9 xung, 5 xung dương nhận dạng tín hiệu DR và 4 xung âm nhận dạng tín hiệu DB. 2.3 Phổ của tín hiệu mầu tổng hợp 0 1 2 3 4 5 6 MHz Biên độ Y Hình 2.8: Phổ của tín hiệu mầu tổng hợp hệ SECAM FDB fCB fCB fCR FDR Phổ của tín hiệu mầu tổng hợp hệ SECAM bao gồm: độ chói Y và sắc C Sắc C gồm 2 tín hiệu: tín hiệu DR điều tần vào sóng mang fCR thành tín hiệu điều tần FDR và tín hiệu DB điều tần vào sóng mang fCB thành tín hiệu điều tần FDB. Hai tín hiệu sắc FDR và FDB được hạn chế biên độ thấp so với tín hiệu chói Y trung bình khoảng 30% biên độ tín hiệu chói Y. DB DR DL Mạch ma trận + Lọc + Lọc tần thấp ALC 180O FM CMĐT1 R G B Y Xung nhận dạng mành Hình 2.9: Sơ đồ khối mạch mã hóa SECAM GMTT GMTT Hạn biên Đảo pha Lọc chuông ngửa So sánh + CMĐT2 fH/2 fDB fDR 2.4 Mạch mã hoá SECAM - Ba tín hiệu mầu R, G, B qua mạch ma trận được tín hiệu chói Y và 2 tín hiệu mầu DR , DB. Tín hiệu được nhận dạng mành được nhập chung với 2 tín hiệu mầu DR, DB và qua mạch GMTT vào CMĐT 1 để lựa chọn DR hoặc DB theo từng dòng. - Mạch lọc thông thấp lọc lấy dải tần của tín hiệu DR, DB sau đó được hạn biên và đưa vào mạch điều tần. - Sau khi điều tần sóng mang phụ được đảo pha để khử nhiễu, rồi qua mạch lọc chuông ngửa để nén biên độ sóng mang. - Mạch ALC giữ cho biên độ sóng mang là 10% so với 100% của tín hiệu chói ở tần số 4,286 MHz. - Tín hiệu chói sau khi qua dây trễ cùng với sóng mang mầu được cộng tuyến tính với nhau thành tín hiệu mầu SECAM. 2.5 Mạch giải mã SECAM fmR fmB fH/2 Mạch ma trận Lọc chuông xấp Y KĐTT Mầu DL R G B Tín hiệu SECAM SGM TT R - Y B - Y Trễ 1H TSTS Hạn biên SGM TT TSTS Hạn biên Hình 2.10: Sơ đồ khối giải mã mạch SECAM - Tín hiệu SECAM đến mạch giải mã chia thành 2 đường, một đường đến kênh chói qua dây trễ và mạch nén khi tín hiệu mầu để tách tín hiệu chói ra khỏi tín hiệu mầu và đưa vào mạch ma trận. - Một đường qua mạch chuông xếp và mạch KĐTTM lấy ra khoảng tần số fmR và fmB. Sau đó một đường đến thẳng CMĐT. Một đường qua dây trễ làm trễ đi một dòng và vào vế kia của CMĐT. CMĐT làm nhiệm vụ định hướng tín hiệu f mR, f mB và hoạt động theo nhịp 7 H/2. - Tín hiệu f mR và f mB qua mạch hạn biên, tách sóng tần số và mạch SGMTT đến mạch ma trận cùng với tín hiệu chói tạo ra 3 tín hiệu mầu cơ bản R, G, B. 2.6 Sơ đồ khối máy phát tín hiệu mầu hệ SECAM 2.7 Ưu điểm của hệ SECAM - Do sử dụng điều tần trong tín hiệu mầu đã làm cho hệ thống bị ảnh hưởng của sự thay đổi biên độ và méo pha sản phẩm. - Do đặc điểm của hệ S