BÀI BÁO CÁO THỰC TẬP-KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH MÀU

+Độ sạch màu: Cho biết quang thông của ánh sáng trắng lẫn trong quang thông của nguồn ánh sáng đó +Thuyết ba màu cơ bản: Tổ hợp ba màu được gọi là ba màu cơ bản khi chúng thoả mãn hai đi

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay sự phát triển của khoa học kỹ thuật thật nhanh chóng đã mang lại cho con người nhiều lợi ích to lớn Cùng với sự phát triển đó là sự đòi hỏi về nhu cầu trao đổi thông tin thưởng thức về văn hoá của con người càng cao Trước những năm 50 của thế kỉ XX việc trao đổi thông tin của con người chủ yếu là chữ viết , lời nói, thư tín …Nó còn tồn tại nhiều hạn chế về không gian , sự sống động và sự phong phú của thông tin Vì vậy ngành kỹ thuật truyền hình đã ra đời như là một sự tất yếu của sự phát triển Nó mang lại cho con người nhiều lợi ích về thông tin, nhu cầu giải trí và khắc phục được nhiều nhược điểm trên Đầu tiên là sự ra đời của kĩ thuật truyền hình đen trắng đó là một bước ngoặt lịch sử về khoa học kỹ thuật điện tử Đến những năm 1954-1960 sự kế thừa kế của kỹ thuật truyền hình đen trắng đã cho ra đời hệ thống truyền hình màu với nhiều

hệ truyền hình khác nhau như: NTSC, PAL, SECAM Truyền hình đen trắng và truyền hình màu đã trở thành phương tiện thông tin đại chúng gần gũi với con người

Với tốc độ phát triển nhanh chóng, ngành điện tử viễn thông đã không ngừng cải tiến các thiết bị và luôn cho ra đời các thiết bị hiện đại Một trong các thiết bị đó là các máy thu truyền hình màu sử dụng các thiết bị công nghệ cao

Ngày nay vì sự phát triển của ngành điện tử viễn thông khá nhanh, nó đã chi phối mọi hoạt động của con người, từ những công việc nhỏ nhất của từng gia đình, từng cá nhân đến những sinh hoạt cao cấp của con người Với sự phát triển vượt bậc và nhanh chóng đòi hỏi các thiết bị ngày càng tinh vi hơn

Chính vì vậy nhà trường mở lớp thực tập nâng cao trong đó có:kĩ thuật truyền hình màu.Việc này giúp cho sinh viên hiểu được cơ bản nhất về nguyên lý truyền hình màu,các linh kiện sử dụng trong tivi màu,một số pan cơ bản và cách sửa chữa…

CHƯƠNG 1:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

I-ÁNH SÁNG VÀ MÀU SẮC

1.Ánh sáng

Các vật thể trong thiên nhiên bức xạ ra những dao động điện từ có dải tần rất rộng từ hang chục Hz đến gần 1020 Hz Trong dải tần rất rộng đó

có một khoảng hẹp xác định từ 380m tới 780m mắt người có khả năng nhận biết được đó chính là ánh sáng

Ánh sáng thường được chia thành ánh sáng đơn sắc ( có bước sóng xác định ) và ánh sáng phức hợp (tập hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc ) có những đặc trưng sau đây :

-Quang thông: là năng lượng bức xạ quang có tác dụng lên mắt người qua một tiết diện nào đó

-Cường độ sáng : là quang thông của nguồn sáng đó bức xạ theo phương đã định trong một đơn vị khối

-Độ chói: là đại lượng chỉ mức độ sáng của vật thể bức xạ ánh sáng, phản xạ ánh sáng, hoặc cho ánh sáng đi qua

-Độ rọi: được đánh giá với những vật thể không bức xạ ánh sáng mà được chiếu sáng

2.Màu sắc

Qua thí nghiệm phân tích ánh sáng trắng người ta thấy rằng các màu trong phổ màu của ánh sáng trắng không có ranh giới rõ ràng, mà chỉ chuyển dần từ màu đỏ đến màu tím Tuy nhiên chúng được xác định trong một khoảng nhất định:

Màu tím: 380m ≤  ≤ 435m Màu lam: 435m ≤  ≤485m Màu chàm: 485m ≤  ≤ 495m Màu lục: 495m ≤  ≤ 560m Màu vàng: 560m ≤  ≤585m Màu cam: 585m ≤  ≤ 610m Màu đỏ: 610m ≤  ≤ 780m Màu sắc là một thuộc tính của dao động điện từ do đó ứng với mỗi dải tần nhất định là một màu xác định

-Màu sắc phụ thuộc các yếu tố:

+Phổ phân bố năng lượng, phổ nguồn sáng rọi lên vật

+Sự phản xạ, hấp thụ hoặc cho ánh sáng đi qua của vật đó

-Màu sắc có các đặc trưng:

+Độ chói: Biểu thị mức độ sáng của màu sắc

+Sắc màu: Biểu thị tính chất của màu (phụ thuộc vào bước sóng trội)

+Độ bão hoà màu: Biểu thị mức độ đậm nhạt của màu tức là mức

độ pha ánh sáng trắng vào màu sắc đó nhiều hay ít

+Độ sạch màu: Cho biết quang thông của ánh sáng trắng lẫn trong quang thông của nguồn ánh sáng đó

+Thuyết ba màu cơ bản: Tổ hợp ba màu được gọi là ba màu cơ bản khi chúng thoả mãn hai điều kiện sau:

+Khi trộn ba màu này theo tỷ lệ bất kỳ và trong điều kiện bất kì thì

có thể thu được hầu hết các màu trong tự nhiên

+Ba màu đó phải độc lập tuyến tính, nghĩa là hai màu bất kỳ trong

ba màu cơ bản khi trộn với tỷ lệ bất kỳ trong điều kiện bất kỳ không thu được màu thứ ba

-Để thống nhất ba màu cơ bản sử dụng trong kỹ thuật truyền hình màu trên thế giới người ta đã chọn: Đỏ(R), Lục (G), Lam (B) làm ba màu

cơ bản

Trong đó:

R = 700m

G = 546,8m

B = 435,8m Người ta đã vào thang tỷ lệ độ nhạy của màu mà mắt người cảm nhận được để chọn R, G, B làm ba màu cơ bản:

Thang tỷ lệ:

3-Sự pha trộn màu :

-Kỹ thuật truyền hình màu, để tạo ra các sắc màu khác nhau trên màn hình bằng ba màu cơ bản người ta sủ dụng phương pháp trộn màu:

+Phương pháp cộng màu :

Đỏ + Lam + Lục = Trắng

Đỏ + Lam = Tím

Đỏ + Lục = Vàng

Lục + Lam = Lơ

Như vậy người ta có thể tạo ra một màu bất kỳ trong tự nhiên theo công thức :

Màu bất kỳ =R + G + B Với :  ,  , : là hệ số tỷ lệ

Phương pháp này được ứng dụng để tạo ảnh màu trên truyền hình

+ Phương pháp trừ màu: phương pháp này được thực hiện bằng cách lấy bớt đi một số màu trong màu trắng

Ví dụ : Cho chùm sáng trắng đi qua kính lọc màu loại bỏ màu lam thì thu được màu vàng Tiếp tục cho chùm sáng đi qua kính lọc loại bỏ màu

đỏ thi thu được màu lục

CHƯƠNG 2 :

KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH MÀU VÀ CÁC HỆ TRUYỀN HÌNH

I-SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH

Sơ đồ khối tổng quát

Cảnh

vật

Ảnh của vật cần truyền đi thông qua hệ thống kính quang học được

chiếu lên bề mặt katot quang điện của bộ chuyển đổi ảnh-tín hiệu Bộ

chuyển đổi ảnh-tín hiệu có nhiệm vụ chuyển ảnh quang thành tín hiệu

điện tức là chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện Quá trình

này gọi là quá trình phân tích ảnh Bộ phận thực hiện quá trình này chính

là ống phát hình

Tín hiệu lấy ra từ bộ phận chuyển đổi ảnh- tín hiệu chính là tín hiệu

hình ( Video) tín hiệu hình được đưa tới khối khuyếch đại sử lý và gia

công tín hiệu để cộng vào tín hiệu các xung đồng bộ, xung xoá để tạo ra

tín hiệu hình đầy đủ và được đưa tới máy phát hình để điều chế lên cao

tần và chuyển sang máy thu qua kênh thông tin Kênh thông tin có thể là

hữu tuyến( có thể truyền bằng cáp đồng trục hoặc cáp quang ) hoặc vô

tuyến( sử dụng hệ thông viva, thông tin vệ tinh )

Máy phát

Khuyếch đại xử lý

và gia công tín hiệu

Bộ chuyển đổi ảnh-tín hiệu

Bộ tạo xung

Khuyếch đại tách sóng

Bộ chuyển đổi tín hiệu-ảnh

Bộ tách xung đồng bộ

Ở bên thu tín hiệu cao tần được khuyếch đại để tách sóng và đưa tới

bộ chuyển đổi tín hiệu ảnh Bộ chuyển đổi tín hiệu ảnh có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu điện thành ảnh quang tức là chuyển năng lượng điện thành năng lượng ánh sáng Dụng cụ để thực hiện quá trình này là đèn hình của máy thu

Quá trình chuyển tín hiệu thành ảnh và chuyển ảnh thành tín hiệu phải đồng bộ, đồng pha với nhau mới khôi phục được hình ảnh đã truyền đi

Để thực hiện được điều này thì bên phát phải có bộ tạo xung đồng bộ Xung đồng bộ được đưa tới bộ chuyển đổi ảnh- tín hiệu để khống chế quá trình phân tích ảnh đồng thời được đưa tới khối xử lý và gia công tín hiệu hình và chuyển sang máy thu

Ở phía máy thu sẽ có bộ tách xung đồng bộ Bộ tách xung đồng bộ sẽ đưa xung đồng bộ tới bộ chuyển đổi ảnh-tín hiệu để khống chế quá trình tổng hợp ảnh trên màn hình

II.TÍNH TƯƠNG HỢP GIỮA TRUYỀN HÌNH MÀU VÀ TRUYỀN HÌNH ĐEN TRẮNG

1.Điều kiện tương hợp :

Kĩ thuật truyền hình màu ra đời khi kĩ thuật truyền hình đen trắng đã phát triển trong 1 thòi gian khá dài Để tận dụng trang thiết bị ở phía phát cũng như máy thu hình đen trắng thì kĩ thuật truyền hình màu phải có tính tương hợp với kĩ thuật truyền hình đen trắng:

-Máy thu hình đen trắng thu được tín hiệu từ đài truyền hình màu Ngược lại , máy thu hình màu cũng thu được tín hiệu từ truyền hình đen trắng

Cả 2 trường hợp trên ảnh thu được trên màn hình đều là ảnh đen trắng

Để thực hiện được tính tương hợp trên thì tín hiệu truyền hình màu phải thỏa mãn các điều kiện sau :

+ Tín hiệu truyền hình màu phải chứa đầy đủ thông tin của truyền hình đen trắng bao gồm : Tín hiệu chói E’y , các xung xóa dòng , xung xóa mành , các xung đồng bộ dòng , đồng bộ mành , tín hiệu tiếng

+ Dải tần của tín hiệu truyền hình màu phải bằng dải tần của tín hiệu đen trắng

2 Tín hiệu chói E’y :

- Chính là tín hiệu truyền hình đen trắng được xác định từ 3 tín hiệu màu cơ bản nhờ 1 mạch ma trận Theo biểu thức sau :

E’Y= 0,3.E’R +0,59.E’G +0.11.E’B

Mạch ma trận :

Áp dụng định luật KIECHOP 1 cho nút N ta có :

E’R / R1 + E’G / R2 + E’B / R3= E’Y / R

 E’Y = R.E’R / R1 + R.E’G / R2 + R.E’B / R3

 R / R1 = 0,3; R / R2 = 0,59; R / R3 = 0,11

3 Tín hiệu hiệu màu :

Các tín hiệu hiệu màu được được xác định bằng hiệu của các tín hiệu màu cơ bản E’R, E’G ,E’B với tín hiệu chói E’Y :

E’R - E’Y = E’R - (0,3.E’R +0,59.E’G +0.11.E’B)

= 0,7.E’R - 0,59.E’G - 0.11.E’B

E’G - E’Y = E’G - (0,3.E’R +0,59.E’G +0.11.E’B)

= - 0,3.E’R + 0,41.E’G - 0.11.E’B

E’B - E’Y = - 0,3.E’R - 0,59.E’G + 0.89.E’B

Người ta sử dụng các tín hiệu hiệu thay các tín hiệu màu cơ bản vì : + Khi truyền ảnh đen trắng thì các tín hiệu màu cơ bản vẫn tồn tại và gây can nhiễu sang tín hiệu chói Trong khí đó các tín hiệu hiệu màu bị triệt tiêu Vì vậy sẽ không ảnh hưởng trong tín hiệu truyền hình đen trắng Màu trắng: E’R = E’G =E’B=k Các tín hiệu màu cơ bản vẫn tồn tại E’Y=k

Do đó : E’R - E’Y = 0;

E’G - E’Y = 0;

E’B - E’Y = 0;

Như vậy tín hiệu màu bị triệt tiêu

+ Dải tần của các tín hiệu màu nhỏ hơn dải tần của các tín hiệu màu cơ bản vì vậy dễ dàng cho việc lồng phổ tín hiệu màu vào tín hiệu chói

4 Lựa chọn tín hiệu truyền đi :

Trong kĩ thuật truyền hình màu người ta chỉ truyền đi 2 tín hiệu truyền hình màu là :

E’R - E’Y và E’B - E’Y vì :

+ Tín hiệu màu E’G - E’Y có biên độ đỉnh ( quãng biến thiên biên độ)

là nhỏ nhất so với 2 tín hiệu màu còn lại Vì vậy lượng thông tin của nó ít hơn , nếu lựa chon để truyền đi thì cần mức công suất lớn hơn 2 tín hiệu màu còn lại

+ Màu lục có bước song trùng phổ nhạy cảm nhất của mắt người là 59% Vì vậy nếu dùng tín hiệu này để truyền đi thì cần mở tại pha tín hiệu màu rất nhỏ thì mắt người đã có thể phát hiện được Mặt khác tín hiệu này truyền đi với dải tần lớn hơn 2 tín hiệu kia

+ Tín hiệu màu E’G - E’Y có thể được khôi phục lại ở máy thu từ 2 tín hiệu màu E’R - E’Y và E’B - E’Y Nhờ 1 mạch ma trận kí hiệu là G – Y Theo biểu thức sau :

E’Y= 0,3.E’R +0,59.E’G +0.11.E’B

= 0,3.(E’R - E’Y ) +0,59.(E’G - E’Y )+0.11.(E’B-E’Y )

 E’G - E’Y = 0,508.( E’R - E’Y) – 0,188.( E’B - E’Y)

5 Lồng phổ tín hiệu màu vào phổ tín hiệu chói :

Phổ của tín hiệu chói là phổ gián đoạn , giữa các hài tần số quét dòng tồn tại những khoảng trống Người ta sử dụng kỹ thuật để ghép phổ tín hiệu màu vào những khoảng trống này.Bên hu có thể tách được ra nhằm giữ cho dải tần của tín hiệu truyền hình màu bằng với dải tần của tín hiệu truyền hình đen trắng

Hai tín hiệu màu được điều chế vào tần số song mang màu fsc ( sóng mang phụ) bằng nhiều phương pháp tùy thuộc vào từng hệ truyền hình nhưng fsc phải thỏa mãn điều kiện sau :

+ phải ở tần số cao của phổ tín hiệu chói nhưng phải nhỏ hơn tần cao nhất của tín hiệu chói để tín hiệu màu cao tần không ảnh hưởng sang tín hiệu chói vì năng lượng của phổ tín hiệu chói tập chung ở miền tần số thấp và là thành phần 1 chiều , đảm bảo cho phổ tín hiệu màu cao tần nằm trong phổ của tín hiệu chói

+ tần số song mang phải thỏa mãn công thức sau :

FSC = [n.fH + (n+1)fH] : 2 = [(2n+1).fH] : 2 = fH.(n+1/2)

Để thực hiện được những công việc này thì máy phải có bộ lập mã màu , máy thu phải có bộ giải mã màu

III CÁC HỆ TRUYỀN HÌNH MÀU

1.HỆ NTSC (National Television Standard Commettec):

Hệ NTSC do ủy ban tiêu chuẩn truyền hình quốc gia MỸ đề suất năm

1950 theo tiêu chuẩn FCC 625/50.Đây là hệ hình màu có tính tương hợp đầu tiên trên thế giới

Hệ NTSC là hệ truyền hình màu đồng thời nghĩa là hai tín hiệu màu được ghép cùng với tín hiệu chói trên 1 kênh thông tin và truyền hình đồng thời sang phái thu

Tín hiệu chói E’Y của hệ NTSC được xác định

E’Y= 0,3.E’R +0,59.E’G +0.11.E’B

Và E’Y có dải tần từ 0 đến 4,2 MHz

Hai tín hiệu màu của hệ NTSC là I,Q thực chất là E’R - E’Y , E’B – E’Y

Đã được xoay pha đi 33o so với trục vuông góc ban đầu Trong đó trục hoành là Q, trục tung là I Mục đích của việc xoay pha : Người ta thấy rằng theo hướng trục Q là hướng kém nhạy cảm nhất với mắt người nên chỉ cần truyền tín hiệu theo hướng trục Q với dải tần bằng 1 nửa của dải tần của tín hiệu ban đầu thì bên thu vẫn thu được tốt mà mắt người không nhận ra sự khác nhau này Dải tần của Q chỉ còn từ 0 đến 0,75 MHz và dải tần của I là từ 0 đến 1,5 MHz

- Hệ NTSC là hệ truyền hình màu ra đời đầu tiên sau 1 thời gian thực nghiệm vì vậy có nhiều ưu điểm và cũng có nhược điểm cố hữu ( không sửa được với hệ thống)

- Ưu điểm : là hệ thống có bộ lập và giải mã màu không phức tạp Vì vậy giá thành tương đối rẻ

- Nhược điểm : bị sai màu ( méo pha với tín hiệu màu) khi truyền qua đường truyền không lý tưởng và có nhiễu Ngoài ra còn có các nhược điểm gây nhiễu giữa các tín hiệu màu và tín hiệu chói , nhiễu giữa các tín hiệu màu với nhau do chúng có dải thông không bằng nhau

Các đặc điểm trên vẫn tồn tại ngay cả khi đường truyền có các tham số

là lý tưởng và không có nhiễu Chính vì những nhược điểm trên mà NTSC không được sử dụng ở châu âu và những nơi khác

2 HỆ PAL (Phase Alteinating Line – đảo pha theo dòng).

Hệ PAL ra đời năm 1967 tại CHLB ĐỨC Hệ PAL ra đời dã khắc phục được nhược điểm của hệ NTSC : sự nhạy cảm của tín hiệu màu với méo pha và méo vi sai do sự biến đổi pha sóng mang phụ làm cho màu sắc của ảnh khôi phục không được chính xác , khi truyền tín hiệu qua môi trường truyền dẫn không lý tưởng

PAL là hệ truyền hình màu đồng thời , hai tín hiệu màu ghép vào tín hiệu chói và truyền đi đồng thời trên 1 kênh thông tin

Ở PAL tín hiệu chói vẫn được xác định theo biểu thức sau :

E’Y= 0,3.E’R +0,59.E’G +0.11.E’B

Và dải tần số từ 05MHz, tương thích với tiêu chuẩn quét 625/50

Hai tín hiệu màu trong PAL vẫn là hai tín hiệu màu … Tuy nhiên ở đây chúng được nhân với các hệ số nén để đảm bảo hai tín hiệu màu có cùng

quãng biến thiên biên độ ( cung biên độ đỉnh đỉnh) là ± 5V Kí hiệu là V

và U

V = 0,877.( E’R - E’Y)

U = 0,493.( E’B - E’Y)

Hai tín hiệu màu V,U có dải tần bằng nhau và bằng 01,5MHz được điều chế theo phương pháp điều biên nén vuông góc bằng 1 tần số song mang fsc Ở đây tín hiệu V được điều chế với sóng mang có pha được đảo pha ± 90o theo từng dòng quét còn tín hiệu U được điều chế với tần số với sóng mang có pha 0o Việc đảo pha theo dòng 90o của tần số sóng mang tín hiệu màu V là nhằm sửa méo pha khắc phục nhược điểm của hệ NTSC

Người ta đã đưa ra những ngưỡng giả thiết khác nhau để giải thích nguyên lý sửa méo pha:

- Thông tin về màu trên hai dòng liên tiếp nhau là hoàn toàn giống nhau ( trong thực tế là khác nhau rất ít)

- Đường truyền chỉ gây méo pha với tín hiệu màu chứ không gây méo biên độ vecto màu,

- Sai pha của hai màu trên hai dòng liên tiếp được coi là bằng nhau và bằng góc ∆ϕϕ

Tuy là những giả thiết nhưng nó không ảnh hưởng đến kết quả thu được

Hệ truyền hình PAL ra đời đã khắc phục được nhược điểm của hệ NTSC đó là sự sai tín hiệu khi truyền tín hiệu qua môi trường không lý tưởng , không có sự xen lẫn giữa tín hiệu chói và tín hiệu màu Tuy nhiên

hệ truyền hình này vẫn có nhược điểm là bộ giãi mã hệ màu phức tạp hơn hệ NTSC vì cần phải có dây dẫn 1 chu kì quét dòng (64us ) yêu cầu phải có chất lượng tốt

3 HỆ SECAM (Sequential couleur A Mesmeeire – Nhớ màu lần lượt

theo dòng):

Hệ truyền hình màu này ra đời năm 1967 được sử dụng chủ yếu ở các nước Đông âu Tsin hiệu chói trong truyền hình hệ SECAM vẫn được xác định theo công thức:

E’Y= 0,3.E’R +0,59.E’G +0.11.E’B

Và dải tần 0÷6MHz , hai tín hiệu màu trong hệ SECAM được kí hiệu như sau :

DR = - 1,19.(E’R – E’Y) : DB = 1,5.(E’B – E’Y)

Hai hệ số - 1,19 và 1,5 để tăng quãng biến thiên của hai tín hiệu màu của

DR và DB là bằng nhau còn dấu (-) ở DR biểu thị DR ngược pha với DB ,ở

hệ SECAM tín hiệu chói được truyền đi trên tất cả dòng còn hai tín hiệu màu DR và DB được truyền đi lần lượt theo mỗi dòng nghĩa là một dòng truyền đi DR và 1 dòng truyền đi DB vì vậy hệ SECAM còn được gọi là hệ truyền hình màu lần lượt theo dòng ở bên thu , để khôi phục lại tín hiệu