Dòng2
Xung đồng bộ ngang
Dòng5
Dòng4
Dòng6
Bán ảnh lẻ
Dòng1 Dòng3
Bán ảnh chẵn
Xung đồng bộ mành
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
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
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
• Nguyên lí phát sóng truyền hình đen trắng
Phan Văn Khiêm
đồng bộ mành- dòng
Ey
Khuếch đại
tín hiệu đen trắng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
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
.
Phan Văn Khiêm
Hình 1.4. Sơ đồ khối phát truyền hình đen trắng
Hình 1.4 sơ đồ khối phát truyền hình đen trắng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
Tin tức thứ 4, âm thanh được điều tần FM với sóng mang f
i
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 f
o
. Trong đó, chỉ truyền
đi dải biên tần cao. Do đó, tin tức sáng tối chỉ chiếm dải tần f
o
đến f
i
’
và tín hiệu tiếng thì ở tại
tần số f
o
+f
i
(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=13.10
6
phần tử ảnh trong một giây. Vậy f
max
=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
Phan Văn Khiêm
A
f
fV
2fV
nfV
Hình 1.5 Phổ tín hiệu hình
fH
fH-fV fH+fV
fH+nfV
2fH
Biên độ
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
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
khoảng cách. Nó được lợi dụng để truyền các tín hiệu khác như tín hiệu màu, và các thông tin
phụ khác.
1.4. TRUYỀN HÌNH MÀU
1.4.1- Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu
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
a) 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:
Phan Văn Khiêm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
- 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:
Cảm nhận
V
G
V
R
V
B
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
V
B
(λ),V
G
(λ),V
R
(λ) 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
Phan Văn Khiêm
0,8
0,6
0,4
0,2
0
400 450 500 550 600 650 Bước sóng (nm)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
độ tín hiệu không đều nhau trong các loại tế bào, tạo nên các cảm giác màu khác
nhau trong thần kinh thị giác.
b) 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 λ
R
=700 nm, Phụ màu là màu lơ.
Màu lục(Green), có bước sóng λ
B
=546,8nm, phụ màu là màu mận chín.
Màu lam(Blue), có bước sóng λ
B
=435,8nm, phụ màu là màu vàng.
c) 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.
d) 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 E
Y
. 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
Phan Văn Khiêm
fh
(n-1)fh
nfh
Fsc=(n-1/2) fh
Biên độ
f
Biên độ
f
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
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 f
sc
, 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.
F
sc
=(n-1/2) f
h
f
h
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
Hình 1.8: Phổ của tín hiệu chói và tín hiệu màu cao tần
1.5. CÁC HỆ TRUYỀN HÌNH MÀU
Phan Văn Khiêm
.
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
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
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
Phan Văn Khiêm
B -Y
R -Y
Q
I
330
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
Hình 1.8. Sơ đồ khối phía phát NTSC.
a. Tín hiệu màu E
I
, E
Q
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 E
R
- E
Y
và
E
G
- E
Y
. 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 E
R
- E
Y
và E
G
- E
Y
, để có thể chèn vào tín hiệu
chói cần phải nén tín hiệu hiệu màu E
R
- E
Y
và E
G
- E
Y
với hệ số tương ứng là 0,877 và 0,493.
Nếu gửi trực tiếp 2 tín hiệu hiệu màu là E
R
- E
Y
và E
G
- E
Y
thì mỗi tín hiệu phải có dải phổ là
(0÷1,5)MHz ,nhưng nếu quay pha 2 tín hiệu này đi 33
0
thành 2 tín hiệu E
I
và E
Q
thì E
Q
chỉ còn
0,5 MHz còn E
I
vẫn chiếm (0÷1,5)MHz. Với cách này giảm được sự phá rối của tín hiệu sắc
vào tín hiệu chói.
E
I
=0,877E
R-Y
cos33
0
- 0,493E
B-Y
sin33
0
E
Q
=0,877E
R-Y
sin33
0
- 0,493E
B-Y
cos33
0
E
I
=0,74E
R-Y
-0,27E
B-Y
E
Q
=0,48E
R-Y
-0,41E
B-Y
Phan Văn Khiêm
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
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
Hình 1.10. Quan hệ giữa trục I, Q và (R-y), (G - y)
b. Tín hiệu mang màu
Tín hiệu mang màu E
C
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
E
a
= E
'
I
cos(ω
SC
t + 33
0
)
E
b
= E
'
Q
sin(ω
SC
t + 33
0
)
hai tín hiệu được cộng tuyến tính tại
mạch cộng, tín hiệu ra E
c
sẽ mang toàn
bộ tin tức về tính màu
E
c
= E
a
+ E
b
= E
'
I
cos(ω
SC
t + 33
0
) +
+ E
'
Q
sin(ω
SC
t + 33
0
)
= A sin(ω
SC
t + ϕ )
với A=( E
'
I
2
+E
'
Q
2
)
1/2
ϕ = arctg(E
'
I
/ E
'
Q
) + 33
0
Để nhiễu của tín hiệu mang màu cao tần đối với kênh tín hiệu chói ít nhất cần chọn tần
số mang màu f
SC
= (2n + 1)f
H
/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 f
ttt
= nf
H
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 f
H
(NTSC) =(4,5.10
6
)/286 =15734,264Hz
Tần số mành f
V
=2f
H
/z = 59,94 Hz
Tần số sóng mang f
SC
= (2n + 1)f
H
/ 2 = 3,579545MHz = 3,58MHz
Với tần số mang phụ như vậy, pha của dao động đổi 180
0
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
Phan Văn Khiêm
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét