Kỹ thuật truyền hình màu và phân tích mạch điện máy thu hình màu SONY KV J21MF1

Vì vậy, khi phát tínhiệu màu, bên phía phát nhờ mộtmáy camera phân tích ảnh màu thành các tínhiệu ứng với ba màu cơ bản R, G, B; ba thông tin màu có nhiệm vụ thu tín hiệucao tần đã đợc đ

Lời nói đầu

Vô tuyến truyền hình là một phơng tiện thông tin đại chúng đang đợc thịnhhành và ngày một phát triển do sự tiến bộ vợt bậc của kỹ thuật, công nghệ điện

tử thông tin

Thông tin hình ảnh là một nhu cầu rất cần thiết và không thể thiếu đợc đốivới cuộc sống, sinh hoạt của con ngời Vì vậy mà kỹ thuật và công nghệ củatruyền hình cũng ngày càng phát triển hơn Kỹ thuật truyền hình màu đã chuyển

đến ngời xem những hình ảnh, màu sắc có độ nét và tính trung thực cao hơn hẳn

Để nói lên tất cả những giá trị mà truyền hình màu mang đến cho con ngờithì rất rất nhiều, nhng với những gì đã nói ở trên cũng phần nào cho ta thấy khá

rõ sự cần thiết và không thể thiếu của truyền hình màu, chính vì vậy đề tài mà

em đã chọn cho đồ án của mình là: "Kỹ thuật truyền hình màu và phân tích mạch điện máy thu hình màu SONY KV - J21MF1".

Nội dung đồ án gồm hai phần, phần một trình bày lý thuyết về kỹ thuậttruyền hình màu và máy thu hình màu, phần hai phân tích mạch điện máy thuhình màu SONY KV - J21MF1

Nhờ sự chỉ bảo tận tình và đầy trách nhiệm của thầy giáo hớng dẫn: NguyễnQuốc Khơng đã giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, và hoàn thành

đồ án tốt nghiệp

Mặc dù đã đợc chỉ bảo và giúp đỡ nhng vì trình độ của em còn có hạn nên

đồ án của em không tránh khỏi sai sót

Em rất mong đợc sự góp ý của các thầy cô giáo

Em xin chân thành cảm ơn.

Sinh viên: Lê Văn Hoàng

Phần I Lý thuyết truyền hình màu và máy thu

hình màu

Chơng 1: Những đặc điểm và nguyên lý

truyền hình màu

1.1 Khái niệm chung

Truyền hình đen trắng là bớc mở đầu cho việc truyền hình ảnh có trong thực

tế đi xa, nó đã đợc nghiên cứu và chế tạo hoàn cảnh trong những năm 60 Ngàynay, truyền hình đen trắng đã đợc sử dụng ở hầu hết các nớc trên thế giới, cùngvới sự phát triển nhanh tróng của ngành điện tử, chất lợng các linh kiện điện tửngày càng cao, chất lợng khá hoàn hảo Tuy nhiên, truyền hình đen trắng cha cókhả năng truyền đi các hình ảnh của cảnh vật thiên nhiên, các sản phẩm nhân tạo

đầy mầu sắc sống động trong thực tế

Do đó, truyền hình màu là bớc phát triển tất yếu và cần thiết để đáp ứng đợcviệc truyền hình ảnh của cảnh vật thiên nhiên, những sinh hoạt xã hội… trong thếgiới đầy mầu sắc Hệ thống truyền hình màu ra đời trên cơ sở của truyền hình

đen trắng đã phát triển hoàn chỉnh Do đó, hệ truyền hình màu phải đảm bảo tínhkết hợp với hệ truyền hình đen trắng, cụ thể là: những máy thu hình đen trắngphải thu đợc chơng trình truyền hình màu, cũng nh thu đợc chơng trình truyềnhình đen trắng và máy thu hình màu phải thu đợc cả chơng trình truyền hình đentrắng cũng nh thu chơng trình truyền hình màu

Để đảm bảo tính kết hợp này, hiện nay ta có ba hệ cơ bản của hệ thốngtruyền hình màu:

- Hệ thống hình màu NTSC (National Televio System commitlce - Uỷ bantruyền hình quốc gia) Đây là hệ truyền hình đầu tiên trên thế giới (năm 1953)tại Mỹ do FCC (Uỷ ban Thông tin Liên bang - Federal CommunicationCommission) chính thức phê chuẩn

- Hệ truyền hình màu SECAM (Sequential Couleur Avee Me'moric - Tuần

tự các mầu với bộ nhớ), do kỹ s ngời Pháp đề xuất năm 1954 và thành hệ thốngchính của Pháp Sau đó, qua nhiều lần cải tiến thành hệ thống SECAMIIIB (năm1967) và lấy theo tiêu chuẩn của OIRI (O rganisation) International Radio andTelevision - tổ chức phát thanh và truyền hình quốc tế)

- Hệ truyền hình màu PAL (Phase alternation line - thay đổi pha theo từngdòng) Hệ này đợc nghiên cứu từ hê SECAM để sử đổi hệ NTSC thành hệ PAL(năm 1962), do Walterr Bruch ở hãng Telefunken (cộng hòa liên bang Đức) thựchiện

Nguyên lý truyền hình màu dựa vào những đặc điểm cảm thụ màu sắc củamắt ngời và thuyết ba màu cơ bản - theo thuyết đó thì hầu hết các màu sắc cótrong tự nhiên đều đợc cấu thành từ ba màu cơ bản:màu đỏ (ký hiệu R), màu lục(ký hiệu là G); màu lơ (ký hiệu là B) theo tỉ lệ nhất định Vì vậy, khi phát tínhiệu màu, bên phía phát nhờ mộtmáy camera phân tích ảnh màu thành các tínhiệu ứng với ba màu cơ bản R, G, B; ba thông tin màu có nhiệm vụ thu tín hiệucao tần đã đợc điều chế, sau đó tách sóng để lấy ba thông tin màu R, G, B rồidùng phơng pháp trộn màu để có lại hình ảnh màu sắc hiện trên màn hình.

Vì vậy, truyền hình màu phức tạp hơn nhiều so với truyền hình đen trắng vềmặt ký nhận, cũng nh kết cấu mạch điện của thiết bị

1.2 ánh sáng và màu sắc

ánh sáng và các sóng điện từ có nhiều tính chất nh nhau nên đợc gọi chung

là bức xạ điện từ Các bức xạ điện từ nằm trong dải tần rộng từ vài chục héc (Hz)

đến hàng trăm dê-ga-téc (GHz), toàn bộ dải tần đó đợc gọi là phổ điện từ ánhsáng thấy đợc là những bức xạ điện trờng mà mắt ngời cảm nhận đợc chỉ chiếmmột miền rất nhỏ: từ 3,8 x 1014 Hz đến 7,8 x 1014 Hz, tơng ứng với bức sóng từ780nm đến 380nm

Quan hệ giữa bớc sóng λ và tần số F của cùng một bức xạ là:

)1()

H(f

)s/M(C)m(

z

=λ

Trong đó: - Bức sóng λ tính bằng mét (m)

- Tần số f tính bằng téc (Hz)

- Tốc độ ánh sáng C = 300.000km/s = 3.108m/sNêu biểu thức (1) còn có thể viết thành

)H

Nằm ngoài vùng ánh sáng thấy đợc ở miền tần số cao là các tia cực tìm, tia

X, tia γ…; miền tần số thấp là tia hồng ngoại, các sóng Radio

Trong phổ của ánh sáng thấy đợc gồm nhiều mầu sắc, mà màu sắc rõ rệtnhất là các màu: đỏ, cam, vàng, lục, lam, lơ, tím

F(Hz) 105Hz 1014Hz ánh sáng 1016 1018Hz

Hình 1.1 Phổ của sóng điện từ và vùng ánh sáng thấy đợc

ánh sáng có thể cùng loại và có thể hỗn hợp nhiều loại: ánh sáng cùng loạimang năng lợng chỉ chứa một bớc sóng hoặc nhóm các bớc sóng, ví dụ ánh sángmàu đỏ chiếm bớc sóng khoảng 650nm đến 750nm, ánh sáng màulục chiếm bớcsóng khoảng 520nm đến 570nm

ánh sáng trắng không phải là một màu theo nghĩa ở trên, mà là tổng hợptheo liều lợng nh nhau của tất cả các màu Thí nghiệm trong vật lý quang đã chỉ

ra rằng: Nếu chiếu ánh sáng trắng vào một lăng kính, thì ta sẽ thấy phổ màu từ

đỏ đến tím đợc chiếu trên màu trắng đặt sau lăng kính, và nếu bằng cách nào đótập chung các ánh sáng màu này lại ta sẽ đợc ánh sáng trắng

Một nguồn sáng chỉ chứa một màu ở một tần số duy nhất đợc gọi là nguồnsáng đơn sắc ánh sáng trắng không phải là nguồn ánh sáng đơn sắc ánh sángmàu đơn sắc đợc đặc trng bởi hai yếu tố là tần số (hay bớc sóng) và cờng độ ánhsáng trắng là tổng hợp của nhiều màu, nhng truyền hình đen trắng không phải làtruyền hình màu, mà đó là truyền hình đơn sắc Vì truyền hình đen trắng chỉ cóthông tin về độ sáng tối (độ chói) của các chi tiết của ảnh, không có thông tin vềmàu Những thông tin về độ chói thay đổi từ đen đến trắng

1.3 Cảm nhận màu sắc của mắt

Hình 1-2 Cấu tạo của mắt

Võng mạc của mắt chứa các phần tử thụ cảm, các phần tử này nối liền vớihai nửa bán cầu não bằng các dây thần kinh thị giác Các phần tử thụ cảm gồmhai loại: tế bào hình que và tế bào hìnhnón Tế bào hình que chiếm một số lợngrất lớn khoảng 120 triệu tế bào trải khắp vùng võng mạc, tế bào hình que có tácdụng làm cho mắt nhận đợc các chi tiết sáng tối với độ nhạy khá cao, do đó khi

ánh sáng lờ mờ (cờng độ ánh sáng nhỏ) mắt vẫn cảm nhận đợc cảnh vật Tuynhiên, tế bào hình que không có tác dụng cảm nhận màu sắc

Tế bào hình nón có khoảng 6,5 triệu tế bào tập trung ở vùng hoàng điểm vàvùng quanh hoàng điểm Tế bào hình nón có tác dụng làm cho mắt cảm nhậnmàu sắc, nhng độ phân giải của mắt đối với màu sắc kém hơn nhiều so với độsáng tối, nên khi chi tiết của ảnh màu quá nhỏ hay với ánh sáng lờ mờ mắtkhông phân biệt đợc màu sắc Do các tế bào hình nón nhạy cảm với màu sắc chỉtập trung ở hoàng điểm và vùng xung quanh, nên mắt chỉ phân biệt các chi tiếtmàu sắc tốt nhất khi ảnh ở ngay trớc mắt (trên trục thị giác)

Do các màu có bớc sóng khác nhau, nên ảnh của các màu không cùng ngaytrên võng mạc, mà nó hiện ở các vùng khác nhau chung quanh võng mạc Thídụ: ta nhìn ba vạch màu: đỏ đ, lơ (B), lục (G) kẻ sát gần nhau và điều tiết mắt đểthấy màu lục (màu lục nằm trên võng mạc) thì màu lơ hiện trớc võng mạc vàmàu đỏ hiện sau võng mạc Vì vậy, mắt không có khả năng cảm nhận đồng thờinhiều chi tiết màu sắc tinh vi

Độ nhạy cảm của mắt không đồng đều đối với ánh sáng có các bớc sóngkhác nhau Qua thực nghiệm ngời ta vẽ đợc biểu đồ hình 1-3 thể hiện độ nhạy

Thần kinh thị giác

Hoàng diểm

Võng mạcGiác mạc

Mống mắt

Thuỷ tinh dịch

cảm của mắt phụ thuộc vào ánh sáng có bớc sóng khác nhau với công suất bứcxạ nh nhau Từ biểu đồ hình 1-3 ta có nhận xét sau:

- Mắt có độ nhạy lớn nhất đối với ánh sáng màu lục G (màu lục G có λ =525nm ữ 575nm), sau đó là màu vàng và màu lam

- Độ nhậy của mắt đối với ánh sáng màu đỏ chỉ đạt 20% so với màu lục(màu đỏ R có λ 650nm)

- Độ nhậy của mắt đối với ánh sáng màu lơ chỉ đạt 10% (màu lơ B có

λ=450nm)

Độ nhạy cảm tơng đối

Hình 1-3: Độ nhạy cảm của mắt đối với ánh sáng màu.

Tế bào hình nón nhậy cảm với màu sắc, tế bào hình nón gồm ba loại nhạycảm với ba màu khác nhau: một loại chỉ nhạy cảm với ánh sáng đỏ, loại thứ hainhạy cảm đối với ánh sáng lục và loại thứ ba nhạy cảm với ánh sáng lơ

Hình 1-4 biểu thị độ nhạy tơng đối của ba loại tế bào hình nón với ánh sángmàu đỏ (R) ánh sáng màu lục (G) ánh sáng màu lơ (B)

Độ nhạy cảm tơng đối

400 450 500 550 600 650 700

Lam Tím Lơ Lục Vàng Cam Đỏ

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Độ nhạy cảm t ơng đối

λ (nm)

Tí m Lơ

450 400

0,4 0,2 0,6

Cam

650 Lục

550 Lam

500

Vàng

600

Đỏ 700

1,0 0,8

Độ nhạy cảm tửụng

đối

R G B

Hình 1-4: Độ nhạy cảm của ba loại tế bào hình nón R, G, B theo bớc sóng λ.

Nếu ta thắp sáng hai bóng đèn điện màu vàng có công suất 40 watt và 60watt, ta nhận thấy màu bóng đèn 60w cho màu vàng khác với bóng đèn 40w:màu vàng của bóng đèn 60w sáng hơn màu vàng của bóng đèn 40w Vậy đặctính của màu gồm hai yếu tố: sắc và độ sáng hay độ chói Hai bóng đèn trên cócùng sắc vàng nhng độ chói của bóng đèn 60w lớn hơn độ chói của bóng đèn40w

Sắc đợc tạo nên bởi hai yếu tố: sắc điện và độ bão hòa hay độ đậm màu Ta

có thể biểu thị đặc tính của màu nh hình 1-5

- Sắc điện là tính chất tạo nên màu sắc, thí dụ đèn đỏ có sắc điện đỏ, đènvàng có sắc điện vàng…

Trong đó lờng và tính toán ta xác định sắc điện bằng bớc sóng ngời của ánhsáng màu

- Nếu ta lấy phẩm đỏ đổ từ từ vào một cốc nớc trong Ban đầu nớc có màuhồng rất nhạt, sau chuyển sang màu đỏ nhạt rồi đến đỏ sẫm, và sau đó cho thêmphẩm đỏ nữa, màu đỏ sẫm cũng không đổi - ta có màu đỏ bão hòa, hay ta còngọi độ đậm màu

1.5 Sự trộn màu và các định luật cơ bản về trộn màu.

1.5.1 Sự trộn màu.

Nếu ta cộng đủ các màu: tím, lơ, lam, lục, vàng, cam, đỏ với cùng một nănglợng nh sau ta đợc ánh sáng trắng Nhng theo thuyết ba mầu về thị giác (ba loại

tế bào hình nón R G B) thì tất cả các màu đều do sự trộn màu của ba mầu cơ bản

đỏ đ, lục (G), lơ (B) mà hình thành Nếu ta dùng đèn chiếu qua kính lọc màu đểtạo những vòng tròn sáng trên màn ảnh ta sẽ đợc kết quả nh sau:

Nguồn sáng

Hình 1-6 Trộn màu theo phơng pháp cộng quang học.

đa vào mắt quamặt kia của lăng kính Khi chọn các mầu chuẩn thích hợp và các

hệ số suy giảm thích hợp, các mầu chuẩn cộng lại tạo ra đợc màu hoàn toàngiống nh màu cần đo (chỉ về cảm giác còn tần phổ khác nhau)

đơn sắc chẩn

Định luật thứ nhất: "Bất kỳ một màu sắc nào cũng có thể tạo đợc bằng cáchtrộn ba màu cơ bản độc lập tuyến tính đối với nhau" Định luật này thu đợc từphơng trình (1).

Khi thay đổi công suất các nguồn bức xạ mà giữ nguyên tỉ lệ công suất giữacác bức xạ chuẩn đó thì màu tạo ra bằng cách trộn sẽ không thay đổi sắc độ, chỉ

có sự thay đổi về công suất của màu tổng hợp mà thôi Vậy tỉ lệ R: G: B quyết

định về chất và độ lớn R, G, B quyết định về lợng của màu tổng hợp S Sự biến

đổi liên tục tỉ lệ R: G: B sẽ tạo nên sự biến đổi liên tục sắc độ của bức xạ tổnghợp

Từ những nhận xét trên, Grasman đa ra định luật thứ hai về trộn màu: "Sựbiến đổi liên tục của các bức xạ có thể tạo nên màu sắc khác" Nói cách khác:

"Sự biến đổi liên tục của các hệ số công suất của các màu cơ bản sẽ dẫn đến sựbiến đổi liên tục của màu sắc tổng hợp, nó chuyển từ màu này sang màu khác.Nếu hai màu S1, S2 có các thành phần nh sau:

định bởi màu sắc thành phần của các bức xạ đó" Nói cách khác: "Để xác địnhmáúc của bức xạ tổng hợp, phải xác định đợc thành phần các màu sắc cơ bản củacác bức xạ đợc trộn"

1-6 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu:

Hình 1-8 Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền hình màu.

Hình ảnh cần truyền qua camera truyền hình màu đợc biến đổi thành ba tínhiệu màu cơ bản VR, VG, VB nh hình 1-8 Các tín hiệu màu cơ bản này đợc đaqua các mạch hiệu chỉnh gamma, các mạch này sử dụng để bù méo gamma doống thu ở phía bên thu gây nên Các tín hiệu đã bù méo U'R, U'G, U'B đợc đa vàomạch ma trận tạo ra tín hiệu chói U'Y và hai tín hiệu mang màu S1, S2 Các tínhiệu S1 và S2 điều chế dao động tần số mang phụ tạo ra tín hiệu mang màu caotần UC Trong bộ cộng, các tín hiệu U'Y và UC đợc trộn với nhau để tạo thành tínhiệu truyền hình màu tổng hợp UM = U'Y + UC Tín hiệu UM này đợc truyền đếnbên thu bằng cáp hệ thống viba hoặc máy thu phát vô tuyến điện

Quá trình biến đổi các tín hiệu màu cơ bản UR, UG, UB thành tín hiệu truyềnhình màu tổng hợp UM gọi là quá trình mã hóa tín hiệu màu

Phía bên thu, từ tín hiệu UM nhận đợc (sau tách sóng video) biến đổi thànhcác tín hiệu màu cơ bản U'R, U'G, U'B Quá trình biến đổingợc đó gọi là quá trìnhgiải mã tín hiệu màu

Quá trình giải mã thực hiện trong phần tần số video của máythu hình màu.Tín hiệu truyền hình màu tổng hợp UM nhận đợc sau tách sóng đợc lọc ra thànhtín hiệu chói U'Y và tín hiệu mang màu cao tần UC Sau bộ tách sóng màu, ta thu

đợc tín hiệu mang màu S1, S2, đó là các tín hiệu số màu

Nhờ có mạch ma trận, từ tín hiệu U'Y, S1, S2 tạo ra tín hiệu mang màu cơbản U'R, U'G, U'B (hoặc tín hiệu U'R - U'Y, U'G - U'Y, U'B - U'Y) Phần tử cuối cùngcủa hệ thống là ống thu, ở đây biến đổi các tín hiệu màu thành hình ảnh phứctạp

1-7 Màu cơ bản trong truyền hình màu.

Các màu cơ bản trong truyền hình màu đợc chọn: màu đỏ (ký hiệu R), màulục (ký hiệu G) và màu lam (ký hiệu B) Đó là những màu thực, có thể tạo rabằng cách bắn phá các chất huỳnh quang khác nhau bằng tia điện tử

Tọa độ của các màu cơ bản:

Hiệu chỉnh gamma

Mạch cộng

U C

UM = U'Y+UC

S 1

Bộ chọn tín hiệu

U' Y

S 2 sóng hình

U' G

U' B ống thu Camera

Y1

G

R B

có đặc tính chọn lọc đúng yêu cầu) Các tính hiệu màu cơ bản UR, UG, UB có thể

đợc truyền đến phía thu và đa vào các ống thu để tái tạo lại các màu cơ bản.Tuy nhiên, việc truyền trực tiếp và đồng thời các tín hiệu UR, UG, UB đòi hỏidải thông của hệ thống truyền hình quá rộng không thỏa mãn yêu cầu kết hợp

Do đó, cần biến đổi các tín hiệu màu thu đợc sau các ống phát thành tín hiệuphức tạp hơn, chứa đầy đủ các tin tức về độ chói và sắc độ của hình ảnh cần phát,

đồng thời thỏa mãn các yêu cầu về tính kết hợp

Các tín hiệu truyền hình màu cơ bản đều có mang tin tức về độ chói, vì rằngkhi độ chói của hình cần truyền tăng hoặc giảm thì biên độ các tín hiệu màu cơbản cũng tăng hoặc giảm theo, nhng tỉ lệ giữa chúng không thay đổi

Tín hiệu chói trong các hệ truyền hình màu sau hiệu chỉnh gamma đợc chọntheo biểu thức

U'Y = 0,299 U'R +0,587 U'G + 0,11U'B (8)

Trong đó:

+ U'Y - điện áp hiệu chỉnh gamma tín hiệu chói của tín hiệu ảnh màu

+ U'R, U'G, U'B - các điện áp hiệu chỉnh gamman ứng với các tín hiệu đỏ,lục, lơ khi quét phần tử ảnh đã qua

Rõ ràng là các tín hiệu màu cơ bản đều có quan hệ đến tín hiệu chói Muốnnhận đợc tín hiệu chói phải nhận đủ ba tín hiệu màu cơ bản Hình 1-10 là ví dụmột mạch ma trận tạo độ chói UY từ biểu thức trên.

1.8.2 Tín hiệu hiệu màu.

Để đảm bảo tính kết hợp giữa hệ thống truyền hình màu với hệ thống truyềnhình đen trắng; trong hệ thống truyền hình màu ta truyền đi thông tin về độ chói

Y và đồng thời truyền với thông tin về màu Để đơn giản ta không truyền đithông tin tín hiệu màu cơ bản R, G, B mà truyền đi tín hiệu "hiệu màu": (UR -

UY); (UG - UY); (UB - UY) Với cách truyền này, khi thu chơng trình đen trắng thì

R, G, B và Y có biên độ nh nhau nên các tín hiệu "hiệu màu" bằng không, do đóchỉ còn thông tin về độ chói Y

Trong thực tế ta không cần truyền đi ba thông tin tín hiệu "hiệu màu" với độchói Y, mà chỉ cần truyền đi hai thông tin tín hiệu "hiệu màu" với độ chói Ycũng đủ đảm bảo lợng thông tin về màu Ta có thể suy ra đợc thông tin màu thứ

ba từ lợng thông tin truyền đi: độ chói Y và hai tínhiệu "hiệu màu" Qua khảo sát

sự biến thiên của tín hiệu "hiệu màu" ta chọn đợc hai tín hiệu "hiệu màu" chứanhiều thông tin là: (UR - UY); (UG - UY) Việc loại bỏ tín hiệu UG - UY có cácnguyên nhân sau:

- Với cùng cờng độ ánh sáng chuẩn nh nhau, UG - UY có quãng biến thiên

bé nhất, chỉ có ± 0,41 làm cho thông tin không rõ ràng

- Mắt ngời khá tinh tế với màu lá cây, do đó dải tần đỏi hỏi của tín hiệu UG - UY

cao hơn nên khó truyền hơn so với dải tần UB - UY và UB - UY chỉ khoảng 1,5MHz.Tại máy thu UG = UY sẽ đợc suy ra từ UR - UY và UB - UY theo biểu thức (8).Thực vậy

U'Y = 0,299UR + 0,587UG + 0,114UB

= 0,299 (UR-UY) + 0,587 (UG-UY) + 0,114 (UB-U+Y) + UY

Rút ra:

Hình 1-10 Mạch ma trận tạo tín hiệu độ chói

uG - UY =

587,0

)UU(114,0)UU

(299,

Nh vậy tín hiệu thành phần yêu cầu dải băng tần lớn, sử dụng ba kênhtruyền tín hiệu, còn tín hiệu tổng hợp chỉ yêu cầu một kênh truyền Tuy nhiênkhả năng xử lý hình ảnh trên tín hiệu thành phần cao hơn so với tín hiệu tổnghợp Trong lĩnh vực truyền hình, sử dụng loại tín hiệu nào là phụ thuộc vào tínhchất hệ thống và yêu cầu của từng ứng dụng

1.9.2 Ghép phổ tín hiệu mang màu vào phổ tín hiệu chói.

Nếu tín hiệu mang màu đợc đem điều chế một dao động có tần số mangphụ fsc sao cho tín hiệu đã điêù chế có vạch phổ nằm đúng vào vùng khe hở củaphổ tín hiệu chói thì tín hiệu mang màu có thể phát đi cùng với tín hiệu chóitrong cùng một dải tần số Các vạch phổ của tín hiệu mang màu các tần đợc

"ghép" xen kẽ với các mạch phổ của tín hiệu chói Rõ ràng tần số mang phụ fscphải bằng (n-1/2)fH trong đó n là số nguyên, fH là tần số dòng

Hình 1-11 Phổ tín hiệu chói và tín hiệu màu cao tần.

Phép điều chế ở đây nhằm dịch phổ của tín hiệu mang màu lên phía tần sốcao của tín hiệu chói, đồng thời đảm bảo cho các vạch phổ của hai loại tín hiệu

có thể đan vào nhau mà không trùng pha Hình 1-10 minh họa phổ tín hiệu chói

và tín hiệu màu cao tần

Bên máy thu chỉ cần dùng một bộ lọc đặc biệt có dạng thông dải hoặc đặctính hình răng lợc có thể tách riêng tín hiệu mang màu cao tần ra khỏi tín hiệuchói Tín hiệu mang màu cao tần nhận đợc sau bộ lọc là tín hiệu mang màu tần

số video Sự điều chế có thể là điều liên, điều tần hoặc điều biên lẫn điềupha.v.v… Sau tách sóng chúng ta lại thu đợc tín hiệu mang màu số video (tần sốcơ sở)

Nh vậy, khi chọn tần số sóng mang phụ cần phải thỏa mãn:

- Tần số sóng mang phụ phải ở miền tần số cao của phổ tín hiệu chói Vì tần

số sóng mang phụ càng cao, kích thớc chi tiết ảnh nhiều do nó sinh ra trên ảnhtruyền hình đen trắng càng nhỏ, mắt càng khó phát hiện

- Tần số sóng mang phụ phải nhỏ hơn tần số cao nhất của phổ tần tín hiệuchói

Việc ghép phổ các tín hiệu nh vậy có thể tiết kiệm đợc dải thông của hệthống truyền hình, tuy nhiên không tránh khỏi sự ảnh hởng lẫn nhau giữa các

2 1 2

loại tín hiệu Tín hiệu tần số mang phụ fsc có thể gây nhiễu dới dạng màn lớitrên màn ảnh Đồng thời tín hiệu chói có thể gây lên sự sai màu do các thànhphần tần số cao của tín hiệu chói không tách bỏ hoàn toàn ra khỏi tín hiệu mangmàu bằng các bộ lọc đơn giản đợc Để giảm ảnh hởng này có thể:

- Chọn tần số mang phụ cao đến mức cho phép, bởi vì, ở miền tần số càngcao biên độ của thành phần phổ của tín hiệu càng nhỏ

- Tăng đến mức cho phép giá trị tín hiệu màu

Với cách bố trí tần số nh vậy, các thành phần phổ của tín hiệu chói và củatín hiệu màu không trùng nhau, nên ở phía thu có khả năng tách riêng chúng.Thông thờng tín hiệu mang màu đợc phát có dải tần chỉ khoảng 1,5 MHZ.Cơ sở để chọn dải tần tín hiệu mang màu thấp nh vậy là khả năng phân biệt củamắt đối với các chi tiết có màu kém hơn các chi tiết đen trắng

Nếu dải tần của tín hiệu chói khoảng 6MHZ thì tần số mang phụ chọnkhoảng 4,5MHZ CHọn tần số mang phụ cao hơn thì các lới nhiễu khó nhận thấyhơn nhng làm cho phổ tín hiệu mang màu cao hơn không nằm gọn trong phổ củatín hiệu chói, làm mở rộng dải thông của cả hệ thống truyền hình màu Việcchọn tần số mang phụ trong các hệ thống truyền hình màu khác nhau sẽ đợc xét

kỹ trong chơng sau

Bởi vì có hai tín hiệu mang màu cần phát đi, nên sự điều chế dao động tần

số mang phụ có thể là điều chế vuông góc nh trong hệ NTSC hay PAL, hoặc điềutần lần lợt nh trong SECAM

Tín hiệu mang màu cao tần có thể viết dới dạng tổng quát:

Muốn mang tin tức của hai tín hiệu mang màu có thể thực hiện biến đổi cả

A và ϕ hoặc điều chế lần lợt Tín hiệu mang màu cao tần có thể biểu diễn bằngmột vectơ UC có môđum A và góc pha ϕ nằm trong mặt phẳng quayvới tốc độgóc 2πfSChình 1-12

Nếu nhiễu làm cho A và ϕ biến đổi thì gây ra sự sai màu (về sắc độ hoặc độbão hòa)

UC

ϕ

O

Hình 1-12 Biểu diễn tín hiệu mang màu cao tần bằng véctơ

1.10 Chống nhiễu gây ra bởi dao động tần số mang phụ

Khi chọn tần số mang phụ fSC = (n-1/2)fH thì nhiễu gây ra bởi dao động tần

số mang phụ giảm đi đáng kể (khoảng 10lần) so với khi chọn fSC bằng bội sốnguyên của fH Điều này có thể giải thích nh sau:

Vì trong một chu kỳ quét dòng có (n-1/2) chu kỳ dao động tần số mang phụ

đổi ngợc từ dòng này sang dòng khác Kết quả các điểm sáng và tối gây ra do códao động tần số tần số mang phụ sẽ đổi vị trí cho nhau khi chuyển từ dòng trênxuống dòng dới Các điểm sáng và tối nằm xen kẽ nhau theo chiều đứng bù trừnhau, tạo nên cảm giác màn ảnh có độ chói đồng đều, không thấy rõ các vạch

đứng song song khi fSC = nfH.

Mặt khác, vì số dòng trong một mặt là số lẻ cho nên sau một mặt thì điểmtrắng đổi thành đen và ngợc lại Mắt có khả năng lấy bình quân độ chói theo thờigian, cho nên độ chói của mọi điểm trên màn hình có cảm giác đồng đều, lớinhiễu trở nên không thấy rõ nữa

Sự bù trừ trong thực tế không hoàn hảo vì tần số quét một tơng đối thấp,thời gian để đổi các điểm trắng thành đen (và ngợc lại) quá lớn, so sánh đợc vớithời gian có tể lấy bình quân độ chói trong con mắt Ngoài ra còn do đặc tínhkhông đờng thẳng của ống thu và của mắt mà sự tăng độ chói trong nửa chu kỳcủa dao động tần số mang phụ không bù trừ hoàn toàn cho sự giảm độ chói trongnửa chu kỳ âm của dao động tần số mang phụ

Ta xét ảnh hởng của đặc tính không đờng thẳng trong quan hệ độ chói

-điện áp lới của ống thu hình 1-13

định mà còn bị tín hiệu mang màu tác động đến Đây là điều không mong muốn,gây nên sự sai lệch độ chói.

Để tránh nhiễu dới dạng màn lới gây ra bởi dao động tần số mang phụ,ngoài việc chọn tần số fSC thích hợp, có thể chọn pha dao động sao cho ở đầudòng sau pha dao động ngợc với pha ở đầu dòng trớc hình 1-14.

Hình 1-14 Pha dao động tần số mang phụ ở các dòng kề nhau.

Đây là chế độ đồng bộ pha Tần số fSC có thể chọn bất kỳ, có thể chọn

fSC=mfH, trong đó m là số nguyên Sự đổi pha ở các dòng kề nhau có thể thựchiện đợc nhờ bộ chuyển mạch điện tử, lần lợt sử dụng hai dao động cùng tần sốnhng đổi pha nhau, tần số chuyển mạch là tần số dòng Nhờ có sự đổi pha củacác chuỗi dao động mà độ chói đợc bù trừ, kết cấu nhiễu dới dạng lới đợc khử

bỏ Cần chú ý rằng do sự quét cách dòng mà vấn đề khử nhiễu trên thực tế khókhăn và phức tạp hơn

Các dòng của mặt quét thứ hai không trùng lên các dòng của mặt quét trớc,

do đó chỉ sau hai lần quét mặt, thì pha dao động mới ngợc nhau và sau bốn chu

kỳ quét mặt các dao động trở lại dạng cũ Tần số lặp của các điểm có độ chói cực

đại thấp hơn bốn lần so với tần số quét mặt, với tần số thấp nh vậy sự lấy bìnhquân độ chói của mắt ngời trở lên không hoàn hảo tạo ra sự nhâPháp nháy, ngoài

ra tạo ra hiện tợng "trôi" các lới nhiễu theo điều thẳng đứng hay chéo góc trên

màn ảnh Để khử sự trôi này, tần số và pha của dao động tần số mang phụ đợcchọn theo một quy luật phức tạp hơn.

U'Y = 0,299U'R + 0,587U'G + 0,114U'B; (12)

Trong đó: U'Y, U'R, U'G, U'B - giá trị điện áp tín hiệu chói và ba màu cơ bảnsau hiệu chỉnh gamma

Tần số cao nhất của tín hiệu chói là 4,20MHZ Hai tín hiệu khác đợc truyền

đồng thời cùng một lúc với tín hiệu chói là hai ítn hiệu mang tin tứ về màu HệNTSC cho phép dùng một tín hiệu màu có dải tần rộng và một ín hiệu màu có dảitần hẹp hơn, phối hợp độ rõ màu của ảnh truyền hình và khả năng chống lại cáchiện tợng nhiễu giữa các tín hiệu màu sau mạch tách sóng đồng bộ Để có thể

"đan" các vạch phổ của tín hiệu màu vào tín hiệu chói, các tín hiệu màu đợc dịchphổ về phía trên bằng phép điều chế với tần số mang phụ xác định Sự điều chế ở

đây khá đặc biệt gọi là điều chế vuông góc, cho phép bằng một sóng mang phụ

có thể mang đi hai tin tức độc lập, đó là hai tín hiệu màu Mặt khác quãng biênthiên của UR-Y và UB-Y (±0,7 và ± 0,89) là quá lớn để có thể chènvào tín hiệu chóichỉ có 1 Vđđhay ± 0,5V Chính vì thế, trớc tiên hệ NTSC phải nén tín hiệu màu

UR-Y và UB-Y xuống với hệ số tơng ứng là 0,877 và 0,493

Kết qủa nghiên cứu cho thấy chỉ có các màu nằm theo hớng Q hình 2-1 lệchpha 330 so với trục B-Y (màu trà thiên về lơ) là mắt ngời phân tích kém nhất vàdải tần tơng ứng chỉ cần 0,5 MHZ Còn lại tất cả các hớng khác, dải thông tơngứng đều xấp xỉ 1,5MHZ Vì vậy, ở hệ NTSC không sử dụng hệ trục (R-Y) và (B-Y) mà hai tín hiệu màu tính theo hệ tọa độ I và Q tơng ứng là hai tín hiệu VI và

UQ Tín hiệu màu II và UQ đợc tính theo biểu thức

UI = 0,877 UR-YCos330 - 0,493UB-YSin 330; (13)

UQ = 0,877 UR-Y Sin 330 + 0,493 UB-Y Cos 330; (14)

Việc xoay hệ trục đi 330 giúp dải tần tín hiệu UQ chỉ còn 0,5 MHZ và dải tầntín hiệu UI theo lý thuyết là 1,5 MHZ, trên thực tế cũng chỉ truyền 1,2MHZ Vớicách chọn trục nh vậy có thể giảm tới đa sự phá rối của tín hiệu sắc vào tín hiệuchói, đồng nghĩa với việc thu hẹp dải thông tín hiệu sắc càng nhiều càng tốt

R-Y

I

Q

300

B-Y o

Hình 2.1 Quan hệ giữa hệ trục I, Q và (R-Y), (G-Y)

2.1.2 Tín hiệu mang màu cao tần.

Tín hiệu mang màu cao tần UC mang hai tin tức màu khác nhau đó là U'I vàU'Q (là các giá trị đã hiệu chỉnh gamma của UI và UQ) Tín hiệu U'I điều chế biên

độ dao động hình cosin với tần số mang phụ là fSC, còn tín hiệu U'Q điều chế biê

Trong đó: fSC = ωCS/2π là tần số mang phụ 330 = 0,183π

Hình 2.2 Điều chế vuông góc

Bộ dịch pha 900 dùng để tạo dao động hình sin từ dao động cosin Tín hiệuU=a và Ub đợc cộng truyền tính tại mạch cộng, tín hiệu ra Uc sẽ mang toàn bộ tintức về tính màu củẩnh cần truyền đi, tức tín hiệu màu

ϕ - pha tín hiệu màu: ϕ = arctg U'F/U'Q = 330

Ta biết rằng tín hiệu UI và UQ triệt tiêu khi ảnh truyền đi là đen trắng, dođó

A cũng triệt tiêu khi độ thuần khiết bằng không, tức là A biểu thị độ thuần khiết.Với các màu khác nhau thì có cặp giá trị U'I và U'Q khác nhau, tơng ứng góc ϕ

khác nhau Vậy góc ϕ biểu thị sắc độ của màu đợc truyền đi

Theo biểu thức (13) và (14), có thể thay các giá trị U'I và U'Q bằng các giátrị UR-Y và UB-Y, lúc đó ta có:

Y B

Y R SC

2 Y B 2

2 Y R C

'U

'Uarctgt

Sin)'U()U(U

Dịch pha

900

Điều biên cân bằng 2

U'Q

Y B

Y R

2 Y B

2 Y R

'U

'Utgcos

)'U()'U(

Hình 2-3 Thể hiện dạng tín hiệu điều biên nén:

- ở hình 2-3 a tín hiệu giả sử là hình sin có biên độ v(t) = V sin 2 πft

- ở hình 2.4 b là sóng mang phụ fSC = 3,58MHZ có biên độ Vo(t) = Vo sin 2

Hình 2-3 Dạng tín hiệu ra đời ở mạch điều biên nén

Nh vậy trong sóng điều biên nén:

- Tần số sóng mang phụ vẫn giữ nguyên

- Biên độ đỉnh - đỉnh bằng chính biên độ đỉnh - đỉnh của tín hiệu

- Tại mức mà tín hiệu bằng không, thì biên độ của sóng điều biên nén cũngbằng không Nói khác đi trong mạch điều biên nén khi không có tín hiệu bằngkhông thì cũng không còn sóng mang phụ nữa

- Mỗi khi điện áp tín hiệu đổi chiều từ dơng sang âm hay ngợc lại thì sóngmang phụ đảo pha 1800

Nh vậy tín hiệu màu của hệ thống NTSC là tín hiệu điều biên, điều pha cótần số bằng tần số sóng mang phụ

đợc truyền trong cùng dải phổ của tín hiệu truyền hình đen trắng.

Để tránh can nhiễu vào tín hiệu chói, hiệu giữa trung tần tiếng và sóngmang màu cũng phải bằng một số lẻ lần nữa tần số dòng Nói một cách khác,trung tần tiếng (fH) phải bằng một số nguyên lần tần số dòng: fttt =nfH (21)

Mặt khác, hệ NTSC ra đời trong môi trờng đã tồn tại truyền hình đen trắngtheo tiêu chuẩn FCC trong nhiều năm Trung tần tiếng của hệ FCC đã đợc xác

định bằng 4,5 MHZ Vì vậy, với hệ NTSC tiêu chuẩn (Z = 525 dòng) chọn n=286thỏa mãn điều kiện (21), ta có:

286

10.5,4)NTSC(

fSC = (2n+1) (fH/2) ≈ 4,43MHZ (25)

Với tần số mang phụ nh vậy, pha của dao động đổi 1800 khi chuyển từ dòngnày sang dòng khác Nếu thực hiện quét cách dòng, thì dòng một ngợc pha vớidòng ba, dòng năm ngợc pha với dòng ba v.v… nghĩa là các dòng một, năm,chín, mời ba,… có pha trùng nhau và ngợc pha các dòng ba, bẩy, mời một, mờilăm,… Suy ra cứ sau bốn dòng thì pha sông nh cũ Các dòng thuộc màn mànchẵn hai, bốn, sáu,… có pha ngợc với dòng lẻ tơng ứng một, ba, năm… sau một

ảnh đầy đủ (au 625 dòng đối với hệ NTSC) thì pha của tất cả các dòng ngợc nhau

so với ảnh trớc

2.1.4 Phổ tần của các tín hiệu truyền hình màu đầy đủ hệ NTSC.

Tín hiệu màu đầy đủ trong hệ NTSC bao gồm tín hiệu chói, tín hiệu hiệnmàu, xung tắt đầy đủ, xung đồng bộ đầy đủ và tín hiệu đồng bộ màu Phổ tần tínhiệu truyền hình màu đầy đủ đợc vẽ trên hình (2-4) Dải tần của tín hiệu chói (0ữ

4,2) MHZ của tín hiệu màu U'Q từ (3 ữ4,2) MHZ của tín hiệu màu U'I từ (2,3 ữ

4,2) MHZ Cả hai dải biên tần của tín hiệu U'Q đều đợc truyền sang phía thu còntín hiệu U'I bị nén một phần biên tần trên

Hình 2-4 Phổ tần của tín hiệu truyền hình màu đầy đủ hệ NTSC

2.1.5 Tách sóng tín hiệu mang màu, tín hiệu pha của màu (tín hiệu đồng bộ

UC U(t) Uts

Uo

Hình 2-5 Bộ tách sóng tín hiệu mang màu

Bộ tách sóng tín hiệu mang màu thờng là tách sóng đồng bộ (còn gọi làtách sóng nhân) Trong máy thu hình cần phải cómạch tạo ra dao động tần sốmang phụ có tần số và pha đồng bộ với tần số và pha của dao động tần số mangphụ ở bên phát Dao động đó cũng đợc đa vào bộ tách sóng để tạo ra tích số:U(t) = Uo Uc = Uo [U'Q Sin (ωt +330) + U'I cos (ωt + 330) (26)

Trong đó: Uo = asin (ωt+α) là dao động tần số mang phụ tạo ra ở bên thu.Nếu α = 330 ta có:

U(t) = aU'Q sin (cot + 330) + aU'I cos (ωt + 330) sin (ωt + 330); (27)

U(t) = 1/2a U'Q - 1/2aU'Q cos 2(ωt+330) + 1/2aU'I sin 2 (ωt+330); (28)

Khi a = 330 thì vector biểu thị Uo trùng hớng với thành phần U'Q sin (ωt +

330), ta nói tách sóng theo hớng của vetor U'Q Khi α = 330 + 900 ta nói tách sóngtheo hớng véctơr U'I Có thể thấy rằng tách song theo hớng vector U'Q thì cácthành phần vector vuông góc với vector U'Q sẽ không tạo ra sản phẩm ở đầu ra bộtách sóng Hay nói cách khác, sản phẩm tạo ra sau tách sóng chỉ tỉ lệ với hìnhchiếu của vector UC trên hớng tách sóng

Te xét điện áp sau tách sóng khi tách sóng theo hớng vectơ U'Q và thànhphần U'I có hai biên tần không đối xứng Nếu hai biên tần của thành phần U'I

không đối xứng thì hình chiếu của chúng trên hớng U'Q sẽ không bù trừ nhau,tổng của chúng khác không do đó tách sóng theo hớng U'Q vẫn tồn tại một phầntín hiệu U'I, đó là sự lẫn của màu, hay sự sai màu

Hình 2-6 cho thấy các hình chiếu AO < OB, nghĩa là sau tách sóng theo ớng U'Q, không những chỉ có tín hiệu U'Q mà có lẫn cả thành phần U'I tỉ lệ hiệu

h-số (OB - AO), tín hiệu Uo ở bên máythu cần có pha ổn định và đồng bộ với tínhiệu Uo, từ bên phát Để có thể tạo ra tín hiệu Uo, từ bên phát ngời ta truyền đi

đến máy thu các chuỗi dao động chuẩn về tần số và pha, đó là tín hiệu pha củamáy (hay đồng bộ màu).

A O B

Hình 2-6 Tách sóng theo hớng U' Q khi các biên tần của U' t không đối xứng.

Tín hiệu đồng bộ màu hình (2-7)là chuỗi xung gồm 8 đến 10 chu kỳ, có tần

số đúng bằng tần số mang màu fSC = 3,58 MHZ đợc đặt ở sờn phía sau của cácxung xoá dòng, có biên độ đỉnh bằng 0,9S (s là chiều cao xung đồng bộ dònghình) trừ 9 dòng đầu của xung tắt mành Thờng pha ban đầu của tín hiệu Uo chọn

là α = 1800 hình 4-10

U'I max

U'I Biên tần d ới

U'QBiên tần trên

H ớng tách sóng OA < OB

Tín hiệu pha của máy

Hình 2-8 Đồ thị vector của tín hiệu pha của màu

Từ những chuỗi dao động ngắn và đứt quãng đợc phát đi ở vị trí vai sau củaxung đồng bộ dòng, ngời ta tạo ra tín hiệu Uo 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

020406080100%

SS

19 chu kỳ sóng mang pha

Đồng bộ màu

chu kỳ

hiệu pha củamàu là nhiệm vụ tín hiệu chuẩn để làm căn cứ cho việc so sánh pha

và điều chỉnh pha cuả bộ dao động tần số mang phụ fSE trong máy thu

Tín hiệu pha của màu đợc đặt ở thềm sau xung tắt dòng nên không ảnh ởng đến việc đồng bộ mạch qáet dòng trong máy thu hình

- Tín hiệu độ chói UY có dải tần rộng từ (O ữ 4,2) MHZ nên phải qua dây trễ

để làm chậm tín hiệu lại, sau đó đa qua bộ khuếch đại UY để khuếch đại điện áptín hiệu đủ lớn cung cấp cho bộ cộng

Từ những chuỗi dao động ngắn và đứt quãng đợc phát đi ở vị trí vai sau củaxung đồng bộ dòng, ngời ta tạo ra tín hiệu Uo 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 Tínhiệu pha củamàu là nhiệm vụ tín hiệu chuẩn để làm căn cứ cho việc so sánh pha

và điều chỉnh pha cuả bộ dao động tần số mang phụ fSE trong máy thu

Tín hiệu pha của màu đợc đặt ở thềm sau xung tắt dòng nên không ảnh ởng đến việc đồng bộ mạch qáet dòng trong máy thu hình

- Tín hiệu độ chói UY có dải tần rộng từ (O ữ 4,2) MHZ nên phải qua dây trễ

để làm chậm tín hiệu lại, sau đó đa qua bộ khuếch đại UY để khuếch đại điện áptín hiệu đủ lớn cung cấp cho bộ cộng

- Tín hiệu UI sau khi qua mạch lọc thông thấp có dải tần (O ữ 13) MHZ, dảitần này rộng hơn dải tần của tín hiệu UQ, nên cũng phải đa qua dây trễ, rồi đa tới

bộ khuếch đại UI để khuếch đại điện áp đủ lớn

- Tín hiệu UQ sau khi qua mạch lọc thông thấp có dải tần hẹp nhất ( 0 ữ 0,6)

MHZ, do đó tín hiệu này không qua dây trễ mà đa thẳng tới bộ khuếch đại điện

áp UQ

Hình 2-9 Sơ đồ khối bộ mã hóa tín hiệu màu ở hệ NTSC

Bộ tạo sóng mang phụ fSC: đây là bộ dao động tự kích có nhiệm vụ tạo ratần số fSC = 3,58MHZ Tần số fSC đợc đa trực tiếp đến bộ điều chế biên độ tín hiệu

UI đồng thời tần số fSC đợc đa qua bộ trễ pha 900 rồi đa tới bộ điều chế biên độtín hiệu UQ

- Bộ điều biên nén (S.A.M = Suppress amplituche modulator): trớc khi đatín hiệu sắc tổng hợp với tín hiệu chói ta phải điều biên nén tín hiệu UI và UQ vàosóng mang phụ fSC

Điều biên nén có nhiệm vụ lấy tín hiệu sắc điều chế biên độ vào sóng mangphụ fSC và chỉ đa ra hai dải biên tần trên và dải biên tần dới

- Bộ điều chế nén một có nhiệm vụ lấy tín hiệu màu UI điều biên nén vàotần số mang phụ fSC, để cho ra tín hiệu song biên nén tần số mang

- Bộ điều biên nén hai có nhiệm vụ lấy tín hiệu màu UQ điều biên nén vàotần số mang màu phụ fSC đã trễ pha 900, để cho ra tín hiệu song biên nén tần sốmang

Bộ cộng có nhiệm vụ tổng hợp các tín hiệu độ chói UY, tín hiệu sắc UC,

xung đồng bộ dòng, xung đồng bộ mành và xung đồng bộ màu để tạo thành tínhiệu tổng hợp UM

Dây trễ

Tạo xung

đồng bộ màu

Hình 2.10: Sơ đồ chức năng bộ giải mã màu hệ NTSC

+ Bộ khuếch đại tín hiệu màu tổng hợp nhận tín hiệu màu tổng hợp UM rồikhuếch đại, ở đầu ra của bộ khuếch đại ta lấy đợc hai tín hiệu: độ chói UY và tínhiệu sắc UC

+ Kênh chói: Dây trễ dải rộng có dải thông tần 4,2MHZ và thời gian trễkhoảng (0,3 ữ 0,7)àS, để cho tín hiệu chói và các tín hiệu màu của một phần tử

ảnh đến mạch ma trận hoặc đèn hình màu cùng một lúc ở đây cần có sự phốihợp trở kháng tại lối vào và lối ra của dây trễ Nếu không có sự phối hợp tốt sẽxuất hiện tín hiệu phản xạ, sinh ra sóng đứng; do đó có nhiều đờng viền trên ảnhtruyền hình Mạch lọc chắn dải sẽ nén sóng mang phụ và các thành phần phổ củatín hiệu màu gần fSC nhằm giảm ảnh hởng của tín hiệu màu đến chất lợng ảnhtruyền hình màu

+ Khi có mạch lọc chắn dải trong kênh cói, dải thông kênh chói thu hẹp Vìvậy, lúc thu chơng trình truyền hình đen trắng phải tìm cách làm co mạch lọcchắn dải mất tác dụng

+ Mạch ghim khôi phục thành phần trung bình của tín hiệu chói (nếu bịmất) trớc khi đặt nó lên mạch ma trận

+ Kênh màu: mạch lọc thông dải chọn lấy tín hiệu màu, tín hiệu đồng bộmàu và nén các thành phần tần thấp của tín hiệu chói nằm ngoài phổ tần tín hiệumàu

+ Mạch khuếch đại sắc UC là bộ khuếch đại cộng hởng nhằm khuếch đại

điện áp tín hiệu sắc tín hiệu sắc UC tại tần số fSC = 3,58MHZ và đa hai tín hiệusong biên nén tần số mang tới các bộ tách song tín hiệu song biên

Lọc chắn dải 3,58MHz Dây trễ

Khuếch đại

Dây trễ

+ Bộ tạo sóng mang phụ f'SC có nhiên tạo lại tần số sóng mang phụ fSC Đểtần số tự tạo luôn đồng bộ với phía phát, bộ tạo sóng f'SC làm việc dới sự điềukhiển.

+ Bộ tách sóng tín hiệu sắc có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu song biên, sau đótách sóng điều biên để lấy tín hiệu UI và UQ

- Mạch tách sóng UI nhận tín hiệu song biên và tần số mang màu ự tạo để

đổi tín hiệu song biên thành tín hiệu điều biên Sau đó tách sóng điều biên để lấytín hiệu hiện màu UR-Y hay UI Do dải tần của UI rộng (ữ 1,3)MHZ, nên tín hiệunày phải qua dây trễ để tín hiệu chậm lại

- Mạch tách sóng UQ nhận tín hiệu song biên và tần số mang tự tạo f'SC đãtrễ pha 900, để đổi tín hiệu song biên thành tín hiệu điều biên Sau đó, tách sóng

điều biên để lồng tín hiệu màu UB-Y hay UQ

+ Mạch khuếch đại và mạch ma trận: Khối này có nhiệm vụ biến đổi tínhiệu màu UR-Y à UB-Y thành UG-Y sau đó khuếch đại ba tín hiệu hiện màu UR-Y, UG-

Y và UB-Y

2.1.8 Đặc điểm của hệ NTSC

Hệ thống NTSC ra đời rất sớm, do đó nó đã đợc thử thách trong thời giankhá dài, kinh nghiệm tích luỹ về hệ này khá phong phú Tuy nhiên vì còn tồn tạinhiều nhợc điểm cho nên nó không đợc sử dụng ở Châu Âu

Ưu điểm chính của hệ NTSC là đơn giản, thiết bị mã hóa và giải mã khôngphức tạp vì vậy giá thành thiết bị thấp hơn so với thiết bị của các hệ khác

Nhợc điểm chính của hệ NTSC là rất rễ bị sai màu khi hệ thống truyền tínhiệu màu không lí tớng và có nhiễu

Sau đây ta xét một số đặc điểm khác

- Méo gây ra do dải tần tín hiệu mang màu bị hạn chế: Vì dải tần tín hiệumang màu bị hạn chế nên sinh ra sự nhoè ranh giới giữa các dải màu thuầnkhiéet nằm kề nhau theo chiều ngang, làm cho độ chói bị giảm thấp ở vùng giớihạn các dải màu và ở chi tiết màu nhỏ

- Méo gây ra do dải tần của hai tín hiệu mang màu khác nhau: Sự sai khácdải tần của UI và UQ dẫn đến sự sai màu ở vùng độ chói biến đổi đột ngột, bởi vìtại đó tốc độ thay đổi của UI và UQ không giống nhau, do đó góc pha ϕ thay đổitheo thời gian Sự sai khác dải tần còn làm thay đổi giới hạ của các vùng màutrong đồ thị màu

Nhiễu của tín hiệu chói vào kênh màu: Khi tín hiệu chói có các đột biếnhoặc chứa các thành phần tần số cao thì dới tác dụng của nó, đầu ra của bộ lọcthông dải tần số fSC sẽ xuất hiện các dao động tần số mang phụ Các dao độngnày đợc tách sóng và gây nhiễu cho tín hiệu màu Bởi vì tín hiệu mang màu cao

tần là điều biên, cho nên loại nhiễu kể trên rất khó khắc phục Chính nhiễu nàylàm cho các chỉ tiêu ảnh đen trắng trở nên có màu khi có kích thớc thích hợp.

- Nhiễu lẫn nhau giữa các tín hiệu mang màu do phát hai biên tần không đốixứng: khi hai biên tần của thành phần UI không đối xứng thì trong tín hiệu UQ

nhận đợc sau tách sóng có lẫn thành phần UI Sự lẫn màu này xảy ra càngnghiêm trọng nếu đặc tuyến tần số máy phát và máy thu bị sai lệch

Những đặc điểm trên là các nhợc điểm thuộc bản chất của hệ NTSC Nhữngnhợc điểm đó tồn tại ngay cả khi hệ thống truyền tín hiệu có thông số là lý tởng

và không có nhiễu

2.2 Hệ truyền hình màu PAL

Hệ truyền hình màu NTSC tồn tại một số nhợc điểm nh sự nhạy cảm của tínhiệu màu với méo pha và méo pha vi sai - do sự biến đổi pha sóng mang phụ,làm cho màu sắc của ảnh khôi phục không đợc chính xác Thiết bị của hệ thống

đòi hỏi có độ chính xác cao Để khắc phục nhợc điểm của hệ NTSC, nhiều hệtruyền hình màu đã lần lợt ra đời và có những khác biệt so với hệ NTSC Hệtruyền hình màu PAL là hệ truyền hình màu đợc cộng hòa Liên bang Đức nghiêncứu và đợc xem là hệ tiêu chuẩn từ năm 1966 Đây là hệ truyền hình đồng thời,

nó đồng thời truyền tín hiệu chói và hai tín hiệu hiện màu

2.2.1 Tín hiệu hệ PAL và phơng pháp điều chế.

Tín hiệu chói UY của hệ PAL cũng đợc xác định theo biểu thức (12) Dải tầntín hiệu chói UY hệ PAL rộng 5MHZ, tơng thích với tiêu chuẩn quét 625/50 Tínhiệu màu đợc ghép kênh theo tần số cùng tín hiệu chói để truyền đi Hai tín hiệumàu là UV và UU đợc xác định theo biểu Hà Tâyức:

UV = 0,877 (UR - UY) = 0,615UR - 0,515UG - 0,100UB (32)

UU = 0,493 (UB - UY) = -0,147UR - 0,2939UG + 0,43UB (33)

Hai tín hiệu hiện màu UU và UV có độ rộng dải tần bằng nhau và bằng1,3MHZ Cũng nh ở hệ NTSC, hai tín hiệu hiện màu UU và UV điều chế trên mộtsóng mang phụ theo phơng thức điều chế vuông góc Nhng khá hệ NTSC ở chỗ:thành phần mang tín hiệu UV đảo pha (góc thay đổi 1800) theo từng dòng quét.Việc đảo pha này xảy ra trong thời gian quét ngợc chiều dòng Trên hình 2-10a

là sơ đồ chức năng của bộ điều chế vuông góc ở đây, đảo pha sóng mang phụ

đặt lên mạch điều biên cân bằng UV theo từng dòng quét Trên hình 2-1b là đồthị véc tơ tín hiệu màu UC ở hai dòng liên tiếp về thời gian và để đơn giản, vẽ với

điều kiện màu sắc trên hai dòng ấy giống nhau

Hình 2-11 Biểu đồ điều chế vuông góc ở hệ PAL (a), véc tơ tín hiệu màu ở hai

dòng liên tiếp về thời gian.

Nh vậy, tín hiệu màu ở hệ PAL:

UC = UV + UU = ± UV cos ωSCt + UU sin ωSCt = UC sin (ωSC±ϕ) (34)

Điều biên cân bằng U U

Góc pha tín hiệu màu:

u

v

U

Uarctg

=

Việc đảo pha thành phần sóng mang phụ mang tín hiệu màu Uv ở hệ PAL lànhằm giảm ảnh hởng của méo pha tín hiệu màu (với bất kỳ nguyên nhân nào,chẳng hạn méo pha - visai…) đến chất lợng ảnh màu khôi phục Điều này có thểgiải thích nhờ biểu thức (34)

Để đơn giản việc phân tích, giả thiết

- Tin tức trên hai dòng kề nhau hoàn toàn giống nhau (trên thực tế khácnhau không đáng kể)

- Đờng truyền, chỉ gây méo pha đối với tín hiệu màu, chứ không gây méobiên độ (tứ chỉ thay đổi góc ϕ của vector tín hiệu màu chứ không thay đổi độ dàivector)

- Méo pha của tín hiệu màu ở hai dòng liên tiếp khác nhau rất ít nên có thểxem góc sai pha ∆ϕ trên hai dòng liên tiếp bằng nhau

Tuy có những giả thiết nh vậy, song nó không ảnh hởng đến các kết luận

đ-ợc rút ra

UC(n) và UC(n+1) trên hình 2.11a là các vetor tín hiệu hiện màu ở dòng thứ n vàdòng thứ n+1 khi truyền màu mận chín không méo pha Nếu nh, sau khi qua đ-ờng truyền, tín hiệu màu có méo pha với góc độ α, thì vector của nó đợc biểudiễn bởi UC(n) và UC(n+1) tơng ứng (về giá trị méo pha ở dòng thứ n và dòng thứn+1 giả sử bằng nhau, còn chiều của nó không đổi) hình 2.11b ở bên thu, trớctiên khôi phục lại pha của tín hiệu hiện màu ở dòng thứ n+1 rồi cộng với tín hiệumàu ở dòng thứ n theo phép cộng vector, hình 2-11 c Véctơ UC tổng là tín hiệumàu nhận đợc sau khi cộng, hình 2-11 d

Từ hình 2-11 d thấy rằng:

- Khi tín hiệu màu không có méo pha (α= 0), góc giữa UC tổng với trục +Uvẫn là ϕ, còn độ đài vector UC tổng lớp gấp hai độ dài vector UC(n)

-Khi tìm hiểu màu có méo pha, dù góc α có giá trị bất kỳ, góc pha giữa UC

tổng và trục +U vẫn không đổi, vẫn là ϕ nhng độ dài véctor UC tổng nhỏ hơn 2U C(n)) Góc α càng lớn độ dài vector UC(tổng) càng nhỏ và đợc tính bằng:

Hình 2-12 Đồ thị véc tơ giải thích cơ chế giảm ảnh hởng của méo pha tín

hiệu màu của hệ PAL.

Vì vậy, khi truyền qua đờng truyền có méo pha, dù góc α bất kỳ, ảnh khôiphục lại của hệ PAL cũng không bị sai màu, song độ bão hòa màu của nó lạigiảm theo qua hệ cosα Nếu nh α không thay đổi theo thời gian, có thể bù sựgiảm nhỏ bão hòa màu này bằng cách tăng cờng ứng độ khuếch đại của kênhmàu ở bộ giải mã màu Còn nếu nh α thay đổi trong quá trình truyền chơngtrình, thì độ bão hòa màu của ảnh truyền hình màu luôn thay đổi

Song do đặc điểm của mắt là kém nhạy với sự thay đổi độ bão hòa so với sựthay đổi sắc màu, cho nên khi α không lớn lắm, chất lợng ảnh truyền hình màuvẫn tốt

ở bộ giải mã màu, việc cộng tín hiệu màu của hai dòng liên tiếp thờng thựchiện bằng dây trễ có thời gian trễ TH (với hệ số 626 dòng tH = 64às), cũng có thểcộng hình ảnh của chúng tại võng mạc của mắt nhờ hiện tợng lu ảnh (sử dụng ởmáy thu hình PALS)

2.2.2 Tần số sóng mang phụ

Khi chọn tần số sóng mang phụ cần xét đến các yếu tố nh:

- ảnh hởng của sóng mang phụ đến ảnh truyền hình đen trắng Để giảm tính

rõ rệt của ảnh nhiễu do tín hiệu màu sinh ra trên ảnh truyền hình ở máy thu đentrắng tần số sóng mang phụ ở hệ PAL đợc chọn theo:

2

f)2

1n2

(

Để tiếp tục giảm nhỏ mức độ rõ rệt của nhiễu, ngời ta xê dịch thêm ảnhnhiễu một lợng ∆f Lúc đó:

2

f)2

1n2

1n2

- Tần số sóng mang phụ phải ở miền tần số cao của phổ tần tín hiệu chói

- Thuận tiện cho việc biến đổi tín hiệu của hệ PAL thành tín hiệu của hệNTSC, và ngợc lại

- Dễ thực hiện chia tần để tạo ra các tần số fH, 2fH, fV nhằm làm cho giữachúng có mối liên hệ mật thiết với nhau

Với những yêu cầu trên, ở hệ PAL 625 dòng; chọn n = 284, fH = 15625 HZ;

fV = 50HZ Tần số sóng mang phụ fSC chọn:

2

f)2

1n2(

đồng pha tín hiệu sóng mang phụ chuẩn đợc tạo ra ở máy thu hình

Ngoài ra, ở hệ PAL, thành phần sóng mang phụ mangtín hiệu màu UV đảopha theo từng dòng, cho nên phía phát còn phải truyền thêm tin tức để phía thubiết đợc pha của từng dòng quét

Tín hiệu đồng bộ màu của hệ PAL cũng nh ở hệ NTSC, là chuỗi xung gồm

8 ữ 11 chu kỳ, có tần số đúng bằng tần số mang phụ màu fSC đợc đặt ở dờn phíasau của các xung xóa dòng

Nhng khác tín hiệu đồng bộ ở hệ NTSC, pha ban đầu của tín hiệu đồng bộmàu ở hệ PAL luôn thay đổi theo từng dòng để đảm bảo chức năng ddồng phacác chuyển mạch điện tử Cụ thể, đối với các dòng quét mà sóng mang phụ mangtín hiệu UV không đảo pha, véctơ tín hiệu đồng bộ màu tạo với trục (B-Y) mộtgóc bằng 1350 hình 2-14, còn đối với các dòng quét mà sóng mang phụ mang tínhiệu UV có đảo pha bằng 2250 hình 2-14b

Hình 2-14 Pha tín hiệu đồng bộ màu ở hệ PAL