Bài giảng kỹ thuật truyền hình

c/ Khả năng phân giải của mắt Nếu gọi  là góc nhỏ nhất mà mắt có khả năng phân biệt đ-ợc hai điểm trong truyền hình còn gọi là hai phần tử ảnh liên tiếp chói thì khả năng phân giải đ-ợ

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BÀI GIẢNG

KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

Hưng Yên 2015 (Tài liệu lưu hành nội bộ)

Lời nói đầu

Truyền hình mới đ-ợc phổ biến từ đầu Thế kỷ XX, nh-ng nó đã nhanh chóng phát triển và đã đ-ợc ứng dụng trong mọi lĩnh vực kinh tế chính trị, xã hội, văn hoá, gi áo dục Vì vậy môn học truyền hình là không thể thiếu đ-ợc đối với các sinh viên thuộc các ngành

điện tử, điện tử viễn thông, các ngành truyền thông

Cuốn giáo trình môn học Kỹ thuật truyền hình này đ-ợc soạn phục vụ cho môn học

KT truyền hình dành cho đối t-ợng cao đẳng và đại học Nội dung của giáo trình trình bày các vấn đề cơ bản trong việc xây dựng hệ thống truyền hình hiện có

Vì trình độ kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm biên soạn còn ít, nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự đóng góp, phê bình của các bạn đọc

Ch-ơng I: Cơ sở kỹ thuật truyền hình

1.1 Qúa trình phát triển của truyền hình

Đối với con ng-ời, mắt (thị giác) có thể coi là giác quan quan trọng nhất Các hình

ảnh mà mắt cảm nhận đ-ợc chiếm tới trên 80% thông tin nói chung Tuy nhiên con ng-ời lại không dừng lại ở những hình ảnh mà mắt trực tiếp quan sát Ng-ời ta mong muốn rằng bằng cách nào đó, bằng ph-ơng thức nào đó có thể quan sát đ-ợc hình ảnh ngoài phạm vi quan sát trực tiếp của mắt ý t-ởng đó chính là truyền hình

Những mẫu thiết kế đầu tiên về hệ thống truyền hình đã có từ lâu Bắt đầu là dựa trên cơ sở phát minh ra đèn sợi đốt của nhà bác học Nga A H Lôđ-nghin năm 1873, đặc biệt là phần tử bán dẫn quang (tế bào quang điện) bởi nhà bác học ng-ời Anh V Smit cho thấy có thể biến đổi năng l-ợng ánh sáng thành n ăng l-ợng điện và ng-ợc lại Đây là điều kiện cần thiết cho việc truyền hình ảnh

Mẫu truyền hình đầu tiên là của nhà bác học ng-ời Anh Đ Kêli năm 1875 Theo mẫu này hình ảnh đ-ợc chia thành nhiều phần tử ảnh nhỏ rồi đ-ợc truyền đồng thời các phần tử

ảnh đó sang bên phía thu

Năm 1881 nhà bác học ng-ời Pháp Selenka đ-a ra một mẫu truyền hình khác Trong

đó các phần tử ảnh đ-ợc truyền lần l-ợt nhờ hệ thống quét bên phía phát và ở đầu thu cũng nhận đ-ợc lần l-ợt các phần tử ảnh đó nhờ hệ thống quét giống nh- ở đầu phát Mẫu này thực tế hơn vì nó đã giảm đ-ợc tính phức tạp của hệ thống truyền hình Lúc đầu hệ thống quét đ-ợc thực hiện bằng cơ khí theo kiểu soắn ốc Sau này việc quét hình ảnh đ-ợc thay thế bằng các tia điện tử trong ống điện tử chân không Lúc n ày các phần tử ảnh đ-ợc truyền lần l-ợt theo dòng và theo cột (quét tuyến tính) Để khôi phục ảnh ở bên thu đ-ợc chính xác, trung thực, ng-ời ta tăng số dòng quét lên, hay số l-ợng các phần tử ảnh cần truyền sẽ nhiều lên Các quốc gia có nền truyền hình tiên tiến đã tự đ-a ra các chuẩn về số dòng quét cần truyền cho một ảnh truyền hình: Nga 625 dòng, Mỹ 425 dòng, Đức 525 dòng

Năm 1941 Mỹ có trung tâm truyền hình đầu tiên

Năm 1959 Liên xô có hơn 60 trung tâm truyền hình, đến năm 1978 đã phủ sóng 70% diện tích đất n-ớc

ở Việt nam năm 1972 đã bắt đầu phát sóng truyền hình đã mở ra một t-ơng lai mới cho chúng ta

Sự phát triển của truyền hình màu có thể coi là sự phát triển tất yếu, dựa trên nền tảng của truyền hình đen trắng đã phát triển hoàn thiện Việc phát triển hệ thống truyền hình màu cần chú trọng tới việc phối hợp với truyền hình đen trắng đã có sẵn Trên thế giới có ba hệ truyền hình màu đang cùng tồn tại đến ngày nay đó là NTSC (1954), SECAM (1965), PAL (1966)

Ngày nay để hoàn thiện thêm cho hệ thống truyền hình, cho phép nâng cao chất l-ợng của ảnh thu đ-ợc đó là hệ thống truyền hình số (HDTV), truyền hình 3 chiều

1.2 ánh sáng

1.2.1 Khái niệm chung

Sóng Radio Hồng ngoại Cực tím tia X tia

Đỏ cam vàng lục lam chàm tím

ánh sáng về ph-ơng diện vật lý là các sóng điện từ gọi chung là các bức xạ điện từ (xem hình 1.1) Các bức xạ điện từ có dải tần số rất rộng từ vài c hục héc (Hz) đến hàng trăm gê-ga-héc (GHz), toàn bộ dải tần số đó gọi chung là phổ điện từ ánh sáng thấy đ-ợc là những bức xạ điện từ nằm trong phổ điện từ mà mắt ng-ời cảm nhận đ-ợc, nó chỉ chiếm một phần rất hẹp trong toàn bộ dải sóng điện từ chung từ: 3,8x1014 Hz đến 7,8x1014 Hz t-ơng ứng với b-ớc sóng 780 nm đến 380 nm

Quan hệ giữa b-ớc sóng  với tần số f của cùng một bức xạ nh- sau:

)/()(λ

Hz f

s m C

m =

- Tốc độ ánh sáng C = 300.000 km/s = 3x108 m/s

Nằm ngoài vùng ánh sáng thấy đ-ợc ở miền tần số cao là các tia cực tím, tia X, tia

…, còn ở miền tần số thấp là các tia hồng ngoại, các sóng Radio

Trong phổ ánh sáng thấy đ-ợc gồm nhiều màu sắc, màu sắc rõ nhất là các màu: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím

ánh sáng có thể cùng loại (ví dụ: ánh sáng đơn sắc) và có thể hỗn hợp nhiều loại (ví dụ: ánh sáng trắng) ánh sáng cùng loại mang năng l-ợng chỉ chứa một b-ớc sóng hoặc nhóm các b-ớc sóng (ví dụ ánh sáng màu đỏ chiếm b-ớc sóng khoảng 650 nm đến 750 nm,

ánh sáng màu lục chiếm b-ớc sóng khoảng 520 nm đến 570 nm) Một nguồn sáng chỉ chứa một tần số duy nhất ta gọi đó là nguồn sáng đơn sắc ánh sáng trắng không phải là nguồn sáng đơn sắc vì nguồn sáng trắng là tổng hợp của rất nhiều các nguồn sá ng đơn sắc khác nhau

1.2.2 Các đại l-ợng đặc tr-ng của ánh sáng

Vì ánh sáng là một phần của dải sóng điện từ, nên nó mang đầy đủ tính chất của năng l-ợng điện từ, đó là tính ph-ơng h-ớng, công suất, mật độ dòng năng l-ợng, độ chói, sự phân bố năng l-ợng theo phổ

Sự tác động của ánh sáng đến mắt đặc tr-ng bởi các đại l-ợng: năng l-ợng ánh sáng, quang thông, c-ờng độ sáng, độ chói, c-ờng độ thụ cảm, màu sắc

a/ Quang thông

Quang thông là năng l-ợng ánh sáng trong một đơn vị thời gian

 = W/t (oát - W)

Sự cảm thụ ánh sáng của mắt tốt nhất đối với màu lục G (Green), còn các màu khác

sẽ giảm dần Sự phụ thuộc này đ-ợc biểu diễn trong hình 1-2

b/ C-ờng độ sáng (lực ánh sáng)

Thông th-ờng một nguồn sáng bức xạ theo các h-ớng khác nhau là không nh- nhau Mật độ không gian của quang thông ở các h-ớng đã cho gọi là c-ờng độ sáng (lực ánh

400 450 500 550 600 650 700 tím Lơ Lam Lục Vàng Cam Đỏ

1 0.8 0.6 0.4 0.2

sáng) Nh- vậy c-ờng độ sáng là một đại l-ợng véc tơ, đặc tr-ng bởi độ lớn và h-ớng, đ-ợc xác định bằng tỷ số giữa quang thông  theo h-ớng đã cho và góc khối 

I =  /  [cadela – cd]

Nếu nguồn sáng là nguồn điểm (là nguồn điểm khi khoảng cách chiếu sáng lớn hơn

10 lần kích th-ớc của nguồn sáng), quang thông đ-ợc phân bố bằng nhau ở mọi phía (toàn

bộ góc 4 của vật thể) thì

I =  / 4Giả sử nguồn sáng có diện tích S, khi đó c-ờng độ sáng đ-ợc xác định theo quy luật Lamper nh- sau (hình 1.3)

I =  cos = Io cosTrong đó:

 - Là quang thông toàn bộ của nguồn sáng S

Io – C-ờng độ sáng theo h-ớng vuông góc với S

Điều đó có nghĩa là nếu quan sát nguồn sáng ở các góc khác nhau thì diện tích nguồn sáng thấy đ-ợc bị thay đổi còn độ chói của nguồn sáng thì không đổi

d/ Sự phản xạ, hấp thụ, cho qua ánh sáng của vật thể

Nguồn sáng với quang thông  khi chiếu tới vật thể A đ-ợc chia làm 3 phần: phản xạ

p, hấp thụ , cho qua  (hình 1.5)

1.3.1 Cấu tạo của mắt

Hệ thống thị giác bao gồm mắt, hệ thần kinh và khu vự c thị giác của vỏ não Hệ thống này có thể coi là một hệ thống thu thông tin hiển thị, ở đó xảy ra quá trình thu nhận, biến đổi ảnh quang thành các dòng điện sinh học Hệ thần kinh thị giác nối võng mạc với vỏ não có nhiệm vụ xử lý các thông tin nhận đ-ợc

Cấu tạo của mắt nh- sau: Võng mạc của mắt chứa các phần tử thụ cảm, các phần tử

này nối liền với hai nửa bán cầu não bằng các dây thần kinh thị giác Các phần tử thụ cảm gồm hai loại là tế bào hình que và tế bào hình nón

- Tế bào hình que chiếm một số l-ợng rất lớn khoảng 120 triệu tế bào trải khắp võng mạc, tế bào hình que có tác dụng làm cho mắt nhận đ-ợc các chi tiết sáng tối với độ nhạy khá cao Do đó khi ánh sáng mờ (c-ờng độ sáng nhỏ) mắt vẫn có thể cảm nhận đ-ợc hình dáng của cảnh vật chứ không phát hiện đ-ợc màu sắc của cảnh vật Điều đó cho thấy khi ánh sáng yếu thì tế bào hình que không có khả năng cảm nhận về màu sắc

- Tế bào hình nón có khoảng 6,5 triệu tế bào tập chung ở vùng hoàng điểm và vùng quanh hoàng điểm Tế bào hình nón có tác dụng làm cho mắt cảm nhận đ-ợc màu sắc Nh-ng độ phân giải của mắt đối với màu sắc kém hơn nhiều so với độ sáng tối (vì số l-ợng

tế bào hình nón ít hơn nhiều so với tế bào hình que), nên khi chi tiết của ảnh màu quá nhỏ hay với ánh sáng mờ mắt sẽ không phân biệt đ-ợc màu sắc Do tế bào hình nón nhạy cảm với màu sắc chỉ tập chung ở hoàng điểm và vùng xung quanh hoàng điểm, nên mắt chỉ phân biệt (phân giải) các chi tiết màu sắc tốt nhất khi ảnh ở ngay tr-ớc mắt (ảnh nằm trên trục thị giác)

ví dụ: Đây là ví dụ so sánh độ phân giải của hai loại tế bào hình que và hình nón

Bằng thực nghiệm ng-ời ta tiến hành vạch 7 vạch màu khác nhau lên trên một tờ giấy trắng, sau đó treo tờ giấy lên trên một tấm bảng và để trong vùng ánh sáng yếu (ánh sáng mờ) Nếu khoảng cách quan sát của mắt đủ xa thì thấy rằng mắt vẫn phân biệt đ-ợc số l-ợng 7 vạch trên nền giấy trắng đó Nh-ng lại không phân biệt đ-ợc sự khác nhau về màu trong 7 vạch

đó Điều đó cho thấy sự cảm thụ của mắt về độ sáng tối của hình ảnh tốt hơn nhiều so với sự cảm thụ về màu sắc của hình ảnh đó

1.3.2 Các đặc tính cơ bản của mắt

a/ Đặc tính phổ

Nh- đã trình bày ở trên dải sóng ánh sáng nhìn thấy của mắt là từ 0,38 m đến 0,78

m Nh-ng trong dải sóng này mắt cảm nhận độ sáng không nh- nhau Đó chính là tính chất phổ của mắt Đặc tính này đ-ợc biểu thị trên đồ thị hình 1 - 6 Trên đồ thị biểu thị sự phụ thuộc cảm nhận độ chói của mắt (B) vào b-ớc sóng khi kích thích nguồn năng l-ợng nh- nhau

Từ đặc tuyến này ta thấy mắt nhạy nhất với đoạn phổ vàng lục ( = 0,55 m), ở bên trái là b-ớc sóng 0,38 m là dải sóng tử ngoại và bên phải b-ớc sóng 0,78 m là dải sóng hồng ngoại mà mắt ng-ời không thể quan sát đ-ợc

Sự phụ thuộc này là hết sức quan trọng vì trong thực tế khi ta quan sát trực tiếp các

đối t-ợng không chỉ khác nhau về độ chói mà còn khác nhau về màu

Trong hệ thống truyền hình đen trắng ảnh khôi phục là chân thực khi và chỉ khi đặc tuyến phổ của hệ thống phải giống đ-ờng cong trên Còn với hệ thống truyền hình màu thì

đặc tuyến phổ phải là không đổi, nghĩa là B() = const

b/ Độ nhạy

Độ nhạy của mắt là khả năng nhận biết ảnh của mục tiêu Nhìn chung khi ảnh có độ sáng lớn mắt nhận biết tốt hơn Với ảnh có màu sắc độ nhạy của mắt cao hơn Khả năng nhận biết ảnh của mắt càng giảm khi ảnh chuyển động với tốc độ càng cao

Đối với thị giác của ng-ời bình th-ờng có thể cảm nhận ánh sáng trong giới hạn 0,1 nít đến 107 nít (khoảng 108 lần) Tuy nhiên sự thụ cảm (cảm nhận) ánh sáng của mắt vào độ chói của mục tiêu là không tuyến tính (hình d-ới)

Từ đ-ờng hình trên ta có thể thấy rằng độ nhạy của mắt gi ảm khi độ chói lớn và sẽ tăng khi độ chói nhỏ Hiện t-ợng này gọi là sự thích nghi của mắt đối với vùng sáng và vùng tối Sự thay đổi độ nhạy của mắt trong vùng sáng từ 3 đến 5 phút còn trong vùng tối từ 30

đến 0,05

c/ Khả năng phân giải của mắt

Nếu gọi  là góc nhỏ nhất mà mắt có khả năng phân biệt đ-ợc hai điểm (trong truyền hình còn gọi là hai phần tử ảnh liên tiếp) chói thì khả năng phân giải đ-ợc định nghĩa là: V=1/

Khả năng phân giải phụ thuộc vào độ chói của mục tiêu quan sát, vào nền sáng, vào

điều kiện quan sát và vào bản thân từng ng-ời

Bằng thực nghiệm trong những điều kiện bình th-ờng ng-ời ta đã xác định đ-ợc góc

 = 1 - 1,5 phút

Nếu quan sát với góc  < 1 phút thì mắt ta không phân biệt đ-ợc hai điểm chói và ta cảm nhận đ-ợc d-ờng nh- chỉ có một điểm Đặc tính này của mắt cho phép ta chọn số dòng tối -u cho một ảnh trong hệ thống truyền hình (Vấn đề này xin đ-ợc trình bày sau)

Sự thụ cảm E

B

0

d/ Tính quán tính của mắt

Mắt không có khả

năng tức thời hay kết thúc

cảm giác về độ chói khi có

xung về độ chói xuất hiện

mà phải có sự trễ nhất định

(hình 1-7) Đó là tính quán

tính của mắt Tính chất này

phụ thuộc vào c-ờng độ

max 1



t

e B



t T

e B B





Trong đó:

Bmax: là độ chói của xung ánh sáng

1: thời gian tăng tr-ởng của mắt, đ-ợc xác định từ giá trị B = 0 đến B = 0,638 Bmax

2: thời gian giảm của mắt, đ-ợc xác định từ giá trị B = Bmax đến B = 0,368 Bmax Trong những điều kiện bình th-ờng 1 khoảng 0,1 giây Giá trị 2 lớn hơn 1 khoảng vài trục lần

Tính chất quán tính của mắt giúp ta nhận biết đ-ợc ảnh của mục tiêu không bị lấp lánh (ảnh liên tục) với tần số lặp lại của xung nhất định Tần số cực tiểu của xung ánh sáng

mà ở đó đảm bảo ảnh khôi phục liên tục gọi là tần số t ới hạn của sự lấp lánh Trong truyền hình tần số tới hạn fth ≈ 50Hz

1.4 Biến đổi quang điện

1.4.1 Hiệu ứng quang điện

Các thiết bị biến đổi năng l-ợng ánh sáng của ảnh thành tín hiệu điện là thành phần cơ bản của hệ thống truyền hình Quá trình hoạt động của các thiết bị này dựa trên cơ sở hiệu ứng quang điện

Bmax = 10,638

Hình 1.7: Xung độ sáng: Quy luật tăng trưởng B1: Quy luật giảm cảm giác của mắt B2

Hiệu ứng quang điện là hiện t-ợng mà các điện tử vật chất đ-ợc giải phóng do tác dụng của tia sáng Các điện tử này có thể đ-ợc tách ra khỏi vật chất vào không gian tự do, đó

là hiệu ứng quang điện ngoại Hoặc có thể trở thành các điện tử tự do ở trong vật chất làm thay đổi độ dẫn điện của nó, đó là hiệu ứng quang điện nội Các điện tử đ-ợc giải phóng do tác dụng của ánh sáng gọi là các điện tử quang, và quá trình giải phóng chúng gọi là bức xạ quang (quá trình quang điện) Quá trình quang điện là một khâu của quá trình b iến đổi ảnh thành tín hiệu điện Song quá trình giải phóng các điện tử xảy ra ở hiệu ứng quang điện ngoại và hiệu ứng quang điện nội là khác nhau Đối với hiệu ứng quang điện ngoại, để có

đ-ợc dòng quang điện tử từ điện cực nhạy sáng (katốt) đến điện cực thu nhận điện tử (anốt) thì giữa katốt và anốt quang cần duy trì một mức điện áp một chiều Sự phụ thuộc của dòng quang điện tử i vào quang thông  tuân theo quy lụât Stôlecốp:

i = 

Trong đó:  là hệ số tỷ lệ đặc tr-ng cho độ nhạy của phần tử quang

Trong thực tế sự thay đổi của dòng quang điện tử là tức thời so với sự thay đổi của quang thông của ánh sáng đến tần số 100 MHz Vì vậy trong dải phổ của tín hiệu thị tần hiệu ứng quang điện ngoại là không tuyến tính

Để giải phóng một điện tử ra khỏi bề mặt của kim loại thì cần một năng l-ợng W Năng l-ợng này gồm hai thành phần: phần năng l-ợng để v-ợt qua lực điện liên kết trong nút mạng tinh thể của kim loại (P) và phần năng l-ợng tới hạn cần thiết để điện tử tách ra khỏi kim loại với vận tốc V:

W = P + Wt = e U0 + 1/2 mV2

Trong đó: e: là điện tích của điện tử (e = 1,6.10-19C)

U0: là điện thế đầu ra m: khối l-ợng của điện tử (m = 9,1.10-31Kg)

Và năng l-ợng của ánh sáng (hf) cần thiết để giải phóng điện tử để thực hiện hiệu ứng quang điện ngoại là:

hf = e U0 + 1/2 mV2

trong đó: h: là hằng số Flăng; f: tần số bức xạ ánh sáng

Nh- vậy ta có thể thấy rằng năng l-ợng điện tử đ-ợc hấp thụ chỉ phụ thuộc vào tần số

ánh sáng f Khi tần số ánh sáng giảm thì năng l-ợng hấp thụ của điện tử giảm và ng-ợc lại Kết quả là tốc độ của điện tử bật ra khỏi bề mặt kim loại d-ới tác dụng của ánh sáng ứng với một tần số ánh sáng xác định ứng với tần số ánh sáng mà vận tốc ban đầu bằng không (không còn hiệu ứng quang điện) ta gọi là tần số tới hạn ft

hft = e U0 từ đó ft = e U0/h

Do đó muốn có hiệu ứng quang điện ngoại thì tần số chiếu sáng cần phải lớn hơn tần

AgO2 CsO2 + Cs + Ag

AgCs

Với katốt quang phức tạp, đặc tính phổ không tăng đơn điệu mà có thể tăng hoặc giảm theo tần số Độ lớn các điểm cực đại, vị trí và số l-ợng của nó phụ thuộc vào t hành phần cấu tạo của katốt quang Hay đặc tính phổ của katốt quang nh- thế có tính chất chọn lọc theo tần số ánh sáng hình 1-9

Trong truyền hình th-ờng sử dụng hai loại katốt quang: katốt quang đặc và katốt quang bán trong suốt ở katốt quang đặc, các điện tử phát ra cùng phía với tia sáng (hình 1-10); còn katốt quang bán trong suốt, các điện tử bắn ra theo phía ng-ợc lại với tia sáng (hình 1-11)

i

Hình 1 - 8

1.4.2 Nguyên lý tích luỹ điện tích

Theo nguyên tắc của truyền hình, để truyền hình ản h thì ng-ời ta phải phân chia hình

ảnh đó ra thành các phần tử ảnh rồi truyền các tham số (độ chói, màu sắc …) của từng phần

tử ảnh đó sang phái thu (vấn đề này sẽ đ-ợc đề cập kỹ ở ch-ơng 2) Tóm lại nếu số phần tử

ảnh là N, quang thông của ảnh là  và l-ợng quang thông (ánh sáng) chiếu lên từng phần tử

là /N; với N càng lớn thì tỷ số này càng nhỏ

ở một thời điểm ta chỉ truyền đ-ợc một phần tử ảnh, nên l-ợng quang thông có ích

mà mỗi tế bào nhận đ-ợc cũng là /N, và rất nhỏ Hệ thống truyền hình loại này gọi là hệ thống tác dụng tức thời và chỉ thực hiện đ-ợc khi tế bào quang điện có độ nhạy rất cao Để

có thể lợi dụng đ-ợc toàn bộ quang thông của ảnh khi truyền từng phần tử ảnh cần phải sử dụng nguyên tắc tích luỹ điện tích Nguyên tắc này nh- sau

Trong hình 1-11các phần tử quang điện (các tế bào quang điện) đ-ợc mắc nối tiếp với các tụ điện C1 = C2 = … = CN = C, và hằng số thời gian C1R = C2R = … = CN R < 

Trong đó  là thời gian thanh chạy (thanh quét) dừng lại ở điểm tiếp xúc, N là số phần tử ảnh

Khi chiếu ảnh lên panen tế bào quang điện, khi đó mỗi tế bào quang điện sẽ có dòng

điện chạy qua

in = .pt = .EptSpt Trong đó: pt là quang thông chiếu lên phần tử quang có diện tích Spt và c-ờng độ sáng Ept

Dòng điện này sẽ nạp cho các tụ điện t-ơng ứng trong khoảng thời gian một chu kỳ quét T L-ợng điện tích nạp cho tụ c là:

qn = in.T (mà q = C.U)

Điện áp nạp cho tụ là: Un = in.T/C = .EptSpt.T/C

Điện áp này tỷ lệ với quang thông chiếu tới phần tử quang hoặc tỷ lệ với c-ờng độ

ánh sáng của nó T-ơng ứng với độ chói của từng phần tử ảnh truyền, các tụ điện sẽ nạp với các mức điện áp khác nhau và trên tấm panen tế bào quang đ iện sẽ hình thành ảnh nổi điện thế (là hình dạng d-ới dạng điện tích của ảnh cần truyền)

Trong thời gian thanh chạy tiếp xúc với điểm tiếp xúc, tụ điện t-ơng ứng sẽ phóng

điện hoàn toàn qua R với dòng điện phóng ip, thời gian  Dòng điện phóng ip tạo trên R một sụt áp Ura = ip.R, đó chính là tín hiệu thị tần ra Khi thanh chạy vừa rời khỏi tiếp xúc tụ điện lại đ-ợc nạp điện rồi lại phóng điện v v… Nh- vậy ta đã biến đổi ánh sáng thành tín hiệu

điện (tín hiệu thị tần)

L-ợng điện tích phóng trong thời gian  là:

qp = ip Theo định lý bảo toàn điện tích thì: qp = qn ta có

ip/in = T/Trong đó T là thời gian một vòng quét, chu kỳ quét ảnh TK = N 

ip/in = T/ = N / = N Suy ra ip = in.N = .pt.N

Mà pt.N là l-ợng quang thông toàn bộ ảnh 

ip = . = .E.S Nh- vậy dòng điện phóng ip, từ đó tạo ra xung thị tần tỷ lệ với quang thông của ảnh

đã làm việc trong chế độ tích luỹ điện tích Cực bia là một trong các điện cực quan trọng của ống phát, nhờ có nó mà việc tạo các xung thị tần đ-ợc thực hiện theo nguyên tắc tích luỹ

điện tích

1.4.3 Biến đổi điện – quang

Nh- đã đ-ợc phân tích ở trên có thể thấy muốn truyền đ-ợc hình ảnh đi thì phải biến

đổi hình ảnh đó thành tín hiệu điện (còn gọi là tín hiệu thị tần) bằng cách thực hiện chia hình

ảnh quang đó thành các phần tử ảnh (kích th-ớc của phần tử ảnh tuỳ thuộc vào tiêu chuẩn của từng hệ truyền hình) rồi chuyển đổi độ chói trung bình của từng phần tử ảnh quang đó sang tín hiệu điện Đối với quá trình biến đổi điện - quang (khôi phục ảnh quang) là quá trình ng-ợc lại, Tức là phải khôi phục độ chói của từng phần tử ảnh và sắp xếp các phần tử

ảnh đó đúng vị trí của nó và ta sẽ nhận đ-ợc ảnh quang cần truyền Có hai ph-ơng pháp cơ bản để thực hiện

- Ph-ơng pháp thứ nhất: là dựa trên sự điều chế tín hiệu thị tần nguồn ánh sáng bên ngoài Khi ta có nguồn sáng không đổi chiếu lên màn ảnh, sự th ay đổi độ sáng của nguồn

đ-ợc điều khiển bởi tín hiệu thị tần Vì vậy hệ thống sử dụng ph-ơng pháp này gọi là hệ thống van ánh sáng có thể đ-ợc thực hiện bằng cơ - điện hoặc thay đổi độ trong suốt của vật thể đ-ợc chiếu sáng d-ới tác dụng của tr-ờng điện h oặc tia điện tử

- Ph-ơng pháp thứ hai: là dựa trên sự biến đổi trực tiếp từ dạng năng l-ợng này sang dạng năng l-ợng khác Ph-ơng pháp này đ-ợc áp dụng rộng rãi để khôi phục ảnh truyền hình trong các hệ thống truyền hình Sự biến đổi năng l-ợng có thể dựa trên hiện t-ợng phát sáng của katốt phát quang khi có tia điện tử đ-ợc điều chế bởi tín hiệu thị tần chiếu vào

Để thực hiện đ-ợc điều đó, có thể dùng ống tia điện tử có màn huỳnh quang Đặc

điểm của màn huỳnh quang là ở môi tr-ờng chân không, khi có t ia điện tử đập vào đó nó sẽ sáng lên C-ờng độ sáng tỷ lệ với công suất của tia điện tử ở thời điểm nó đập tại mỗi điểm vào màn Nếu dùng tín hiệu hình để điều chế tia điện tử của ống tia, sao cho ở thời điểm ứng với phần tử trắng của hình ảnh tia điện tử có công suất lớn và ứng với phần tử đen tia điện tử

có công suất bé

Ch-ơng II: Nguyên lý truyền hình 2.1 Nguyên tắc của truyền hình

2.1.1 Khái quát chung

Truyền hình, nh- tên gọi của nó là hệ thống biến đổi hình ảnh và âm thanh kèm theo thành tín hiệu điện rồi truyền đến máy thu, nơi thực hiện biến đổi tín hiệu này thành dạng ban đầu và hiển thị trên màn hình d-ới dạng hình ảnh Truyền hình dựa trên đặc điểm cảm nhận ánh sáng của mắt ng-ời để truyền thông tin cần thiết

Để truyền một vật vô cùng nhỏ (điểm a) trong không gian (ta tạm gọi là một phần tử

ảnh hoặc một điểm ảnh) thì phải truyền tất cả các tham số của điểm đó nh-:

a = f (Ba, a, pa, xa, ya, za) Trong đó: Ba là độ chói (độ sáng) của điểm a

a là b-ớc sóng ánh sáng của điểm a

Pa là độ sạch màu (độ bão hoà màu) của điểm a

xa, ya, za là toạ độ không gian của điểm a

Tổng quát: Giả sử đối t-ợng cần truyền là một vật thể V

Để truyền đối t-ợng là vật thể V ta phải chia V ra thành

a p , x y z ) (B

Muốn truyền tất cả các tham số trên thì phải biến đổi

nó thành tín hiệu điện d-ới dạng điện áp U hoặc dòng điện I

hoặc tần số f hoặc góc pha  vv…

2.1.2 Nguyên tắc truyền hình

Để có thể truyền tất cả các phần tử ảnh a trong đối t-ợng V ở trên ta có thể tiến hành truyền đồng thời hoặc lần l-ợt các phần tử ảnh đó

2.1.2.1 Nguyên tắc truyền đồng thời các phần tử ảnh

Để giải thích ph-ơng pháp này ta dựa trên mẫu truyền hình sau Hình 2-2 là mẫu truyền hình đầu tiên do nhà bác học Nga Lôđ-ghin đ-a ra năm 1873

ảnh cần truyền là một chữ T qua thấu kính đ-ợc đ-a đến tấm sêlen, trong tấm sêlen

có chứa các tế bào quang điện (điện trở của tế bào quang điện thay đổi theo l-ợng ánh sáng chiếu vào) Từng tế bào quang điện đ-ợc cung cấp bởi nguồn điện (pin hoặc ắc quy) và tải của nguồn điện là từng bóng đèn lắp trên một panô

V

a

Hình 2 - 1

Do độ sáng của ảnh thay đổi dẫn đến điện trở của từng tế bào quang điện cũng thay

đổi, dẫn đến dòng điện qua từng cặp dây dẫn thay đổi, dẫn đến độ sáng của từng bóng đèn thay đổi và hình trên tấm panô phản ánh đúng ảnh của vật cần truyền

ở ví dụ này ảnh của vật cần truyền đ-ợc chia thành các phần tử ảnh t-ơng ứng bằng

số tế bào quang điện, bằng số cặp dây dẫn và bằng số bóng đèn Việc truyền các phần tử ảnh

đ-ợc truyền một cách đồng thời

Để phản ánh chính xác ảnh của vật cần truyền thì số phần tử ảnh N phải rất lớn (khoảng 500.000 phần tử), tức số cặp dây dẫn và số bóng đèn phải rất lớn Vì vậy nguyên tắc ph-ơng pháp truyền hình loại này là đúng nh-ng không thể thực hiện đ-ợc vì hệ thống quá phức tạp và cồng kềnh

2.1.2.2 Nguyên tắc truyền lần l-ợt các phần tử ảnh

ở nguyên tắc này theo thời gian các phần tử ảnh đ-ợc truyền một cách lần l-ợt, nhờ

đó thay vì đ-ờng truyền cần rất nhiều kênh thông tin (các cặp dây dẫn) nh- đối với nguyên tắc truyền hình đồng thời, mà lúc này chỉ cần một đ-ờng truyền và chỉ cần một kênh thông tin (một cặp dây dẫn) Ph-ơng pháp này đ-ợc minh họa nh- sau:

Trong sơ đồ hình 2-3, việc truyền lần l-ợt các phần tử ảnh đ-ợc thực hiện nhờ thiế t bị quét ở đầu phát và việc lặp lại ảnh của từng phần tử ảnh nhờ thiết bị quét ở đầu thu Quá trình quét ở đầu phát và đầu thu phải hoàn toàn đồng bộ và đồng pha với nhau Nguyên tắc truyền hình loại này là thực tế vì cấu trúc của hệ thống đơn giản nên đ-ợc áp dụng trong tất cả các hệ thống truyền hình hiện nay

+ _ + _

2.1.3 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống truyền hình đen trắng

Trên sơ đồ hình 2-4, khi ảnh của vật cần truyền đi qua hệ thống quang học của máy phát (camera) hội tụ trên catốt quang điện của bộ chuyển đổi ảnh - tín hiệu ở bộ chuyển

đổi này ảnh quang đ-ợc biến đổi thành tín h iệu điện Tín hiệu điện mang tin tức về hình

ảnh gọi là tín hiệu hình hay tín hiệu video và quá trình chuyển đổi ảnh quang thành tín hiệu điện gọi là quá trình phân tích ảnh, phần tử thực hiện quá trình chuyển đổi này chính

là ống phát hình

+ _

Hình 2 - 3

Thu Phát

Bộ chuyển

đổi ảnh - tín hiệu

Bộ KĐ và gia công tín hiệu

Kênh thông tin

đồng bộ

Bộ tạo xung

Hình 2-5: Chuyển đổi ảnh quang thành tín hiệu điện

Tín hiệu hình đ-ợc khuếch đại (KĐ), gia công rồi truyền đi trên kênh thông tin (hữu tuyến hoặc vô tuyến) sang phía thu ở phía thu, tín hiệu hình đ-ợc KĐ lên đến mức cần thiết rồi đ-a tới bộ chuyển đổi tín hiệu - hình ảnh để chuyển tín hiệu hình nhận đ-ợc thành tín hiệu quang (chuyển đổi năng l-ợng điện thành năng l-ợng ánh sáng) Quá trình chuyển đổi tín hiệu thành ảnh quang gọi là quá trình tổng hợp ảnh , dụng cụ dùng để thực hiện quá trình này gọi là ống thu hình

Quá trình chuyển đổi tín hiệu - ảnh phải hoàn toàn đồng bộ và đồng pha với quá trình chuyển đổi ảnh - tín hiệu, thì mới khôi phục đ-ợc ảnh truyền hình Để thực hiện đ-ợc quá trình đồng bộ và đồng pha, trong hệ thống truyền hình phải dùng một bộ tạo xung đồng bộ (vấn đề tạo xung đồng bộ đ-ợc nói rõ ở phần sau ) Xung đồng bộ đ-ợc đ-a đến bộ chuyển

đổi ảnh - tín hiệu để khống chế quá trình phân tích ảnh, đồng thờ i đ-a đến bộ KĐ và gia công tín hiệu hình để cộng với tín hiệu hình rồi truyền sang phía thu , tín hiệu hình đ-ợc cộng với xung đồng bộ gọi là tín hiệu truyền hình ở phía thu xung đồng bộ đ-ợc tách ra khỏi tín hiệu truyền hình dùng để khống chế quá trình tổng hợp ảnh (khôi phục ảnh)

2.2 Tín hiệu thị tần

2.2.1 Dạng của tín hiệu hình

Giả sử cho một ảnh truyền hình giống nh- hình trên, tia điện tử quét theo dòng aa’ Với thiết diện tia điện tử đúng bằng kích th-ớc của phần tử ảnh và có giá trị rất nhỏ so với chi tiết ảnh Điều đó có nghĩa trị tức thời của tín hiệu hình tỷ lệ với mức chói ở từng thời

điểm cða °nh theo dòng aa’

Kết luận:

- Tín hiệu hình là tín hiệu đơn cực tính vì độ chói của ảnh có trị số d-ơng biến đổi từ không đến giá trị d-ơng cực đại Nên tín hiệu hình t-ơng ứng cũng có m ột cực tính hoặc là d-ơng, hoặc là âm Nói cách khác tín hiệu truyền hình có chứa thành phần trung b ình (là thành phần một chiều) Trị trung bình của tín hiệu theo 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 tín hiệu hình là tín hiệu đơn cực tính nên khi đo l-ờng không đo theo trị số hiệu dụng mà đo theo trị số giữa đỉnh với đỉnh (hiệu số giữa mức max với mức min của tín hiệu)

- Tín hiệu hình nói chung là tín hiệu không có chu kỳ (trừ khi truyền ảnh tĩnh)

+/ ảnh tĩnh: có chu kỳ lặp lại bằng chu kỳ tần số ảnh

+/ ảnh tĩnh là những dải sọc thẳng đứng: chu kỳ lặp lại ảnh bằng chu kỳ dòng (vì tín hiệu trên các dòng là không đổi)

Trong một chu kỳ quét TH đ-ợc chia làm hai: thời gian quét thuận bằng 82 đến 84%

TH và thời gian quét ng-ợc bằng 16 đến 18% TH Trong khoảng thời gian quét ng-ợc không mang thông tin của ảnh nên đ-ợc dùng để truyền xung tắt dòng (xung xoá dòng)

Hình 2-6: Tín hiệu hình đầy đủ

Đối với xung xoá mành (xung tắt mặt) khi tia điện tử quét hết một ảnh, tức là quét một l-ợt qua tất cả các dòng của ảnh từ trên xuống d-ới sau đó tia điện tử chuyển động từ d-ới lên trên để thực hiện quét ảnh (mành) tiếp theo gọi là thời gian quét ng-ợc ảnh Trong thời gian này tín hiệu không mang thông tin của ảnh nên có khả năng ảnh h-ởng (gây nhiễu) cho tín hiệu hình Để tránh hiện t-ợng đó thì trong thời gian quét ng-ợc của ảnh

đ-ợc dùng để truyền các xung tắt mặt (xung xoá mành) có tác dụng làm tắt các tia điện tử của ống thu trong thời gian quét ng-ợc của ảnh Thời gian quét ng-ợc này chiếm khoảng 23

+/ Các xung đồng bộ cũng đ-ợc truyền trong thời gian quét ng-ợc với mục đích để khống chế các bộ quét trong máy thu hình điều khiển tia điện tử trong ống thu làm việc đồng

bộ và đồng pha với tia điện tử quét trong ống phát hình

Tín hiệu đồng bộ đ-ợc tạo ra và truyền đi trên kênh thông tin cùng với tín hiệu hình, tổng hợp của tín hiệu hình với tín hiệu đồng bộ cho ta tín hiệu truyền hình Tín hiệu đồng bộ dòng đ-ợc đặt trên đỉnh của xung xóa dòng; tín hiệu đồng bộ mành đ-ợc đặt trên đỉnh của xung xóa mành

- Trong khoảng thời gian xóa mành th-ờng khá lớn so với thời gian của một dòng quét Xung đồng bộ mành có độ rộng từ 2,5 đến 3 chu kỳ quét dòng nhằm tạo ra quá trình

đồng bộ chính xác

- Tín hiệu đồng bộ mành còn mang theo các xung cân bằng Đó là các chuỗi xung cân bằng nằm tr-ớc và sau xung đồng bộ mành trong khoảng thời gian xóa mành Khoảng cách và thời gian giữa các xung cân bằng đ-ợc xác định khác nhau tùy theo các hệ truyền hình Tín hiệu hình đã đ-ợc cộng cả xung tắt và xung đồng bộ đ-ợc gọi là tín hiệu truyền hình đầy đủ

2.2.2 Phổ tín hiệu hình

a/ Xác định phổ

Xác định phổ của tín hiệu hình chính là xác định các thành phần xoay chiều của tín hiệu

- Với chi tiết lớn của ảnh là các thành phần tần số thấp

- Với chi tiết nhỏ của ảnh là các thành phần tần số cao

Cách xác định phổ tín hiệu hình ta chỉ cần xác định tần số thấp nhất và cao nhất của tần phổ (chính là xác định giới hạn d-ới và giới hạn trên của tần phổ), sau đó mới khảo sát

Thành phần thấp nhất của tần phổ đ-ợc xác định bằng tần số quét mành (hình a) Thấp hơn nữa khi truyền ảnh chỉ có một mức chói đồng đều (hình b) đó chính là các thành phần một chiều (không phải phổ)

Nh- vậy thành phần thấp nhất của phổ tín hiệu hình bằng tần số quét mành Điều này luôn đúng với bất kỳ một dạng hình ảnh phức tạp nào

+/ Xác định thành phần cao nhất của tần phổ tín hiệu hình

Việc xác định thành phần cao nhất là rất phức tạp Một điều dễ thấy rằng, muốn tăng

độ rõ của ảnh truyền hình thì phải khôi phục lại đ-ợc các

chi tiết nhỏ của ảnh truyền hình

Thực tế cho thấy hệ thống truyền hình chỉ có thể

khôi phục lại đ-ợc ảnh với chi tiết có kích th-ớc xấp xỉ

phần tử ảnh Trong đó kích th-ớc một phần tử ảnh đ-ợc

xác định bằng ô vuông, mỗi cạnh bằng chiều rộng của một

dòng quét Vì vậy mà số dòng quét càng lớn thì kích th-ớc

của phần tử ảnh càng nhỏ và ảnh càng rõ ràng

Độ rộng tần phổ của tín hiệu hình còn phụ thuộc

vào vận tốc của tia quét Nghĩa là phụ thuộc vào thời gian

truyền đi toàn bộ các phần tử ảnh

Ví dụ: Phân tích một ảnh có dạng gồm các dải sọc đen và trắng xen kẽ, thẳng đứng

Độ rộng của mỗi dải sọc bằng độ rộng của một dòng quét

- Gọi Ka = b/h là tỷ lệ khuôn hình của màn hình

Z K n N

t

a a

Vậy thành phần tần số cao nhất của tín hiệu hình là

) ( 2

2

b

h

Hình 2-8: Xác định thành phần cao nhất của phổ tín hiệu hình

Thực tế không phải toàn bộ thời gian quét là có ích mà chỉ có ích trong thời gian quét thuận của tín hiệu hình mới mang tin tức, còn thời gian quét ng-ợc khôn g mang tin tức Tuy nhiên, để dễ cho quá trình tính toán thì giả sử các thời g ian quét ng-ợc (dòng, mành) không ảnh h-ởng nhiều tới tần số tín hiệu hình và coi hệ thống hoàn toàn là lý t-ởng (nghĩa là hệ thống có khả năng phân tích đến mức thấy đ-ợc các chi tiết ảnh có kích th-ớc bằng phần tử ảnh)

Thay na = 50; Ka = 4/3; Z = 625 ta thu đ-ợc fc = 13 MHz

Với tần số fc nh- trên là quá rộng gây khó khăn cho việc truyền tin Bởi lẽ: trong một khoảng tần số đã cho chứa đ-ợc ít đ-ờng thông tin và các thiết bị xử lý thông tin phải có dải thông làm việc rất rộng (bằng 13 MHz), mức nhiễu lớn làm giảm tỷ số S/N nên khó khăn trong việc chế tạo

Yêu cầu: Phải làm giảm dải phổ của tín hiệu hình xuống Từ biểu thức (*) cho thấy tần số fc phụ thuộc nhiều vào số dòng quét Z và số ảnh truyền trong một giây na Để giảm fc

2

2

MHz Z

K n

Biểu thức (**) rất hợp lý với một kênh truyền hình

Chú ý: Sở dĩ thực hiện quét xen dòng là lợi dụng vào đặc tính của mắt không thể nhận

biết sự thay đổi giữa hai dòng liên tiếp

b/ Hình dạng phổ tín hiệu hình

Tần số của tín hiệu hình khi quét cách dòng có thành phần thấp nhất bằng tần số mặt (tần số mành), và thành phần cao nhất tuân theo biểu thức (**)

Nếu ảnh có nội dung nh- hình 2-7a, phổ tín hiệu hình chỉ gồm thành phần tần số mặt

và các hài bậc cao của nó Nếu ảnh có nội dung nh- hình 2-8, thì phổ tín hiệu hình chỉ gồm các thành phần fc và các hài của nó Hài bậc cao fc không cần truyền đi, bởi vì méo s-ờn xung đối với các chi tiết ảnh nhỏ mắt không có khả năng phát hiện

Tr-ờng hợp tổng quát ảnh có nội dung phứ c tạp: độ chói biến đổi từ trái qua phải và

từ trên xuống d-ới, tần phổ tín hiệu sẽ chiếm hết khoảng tần số từ tần số thấp nhất fV đến tần

ngang, tín hiệu hình sẽ chỉ lặp lại theo chu kỳ tần số dòng Do đó phổ tín hiệu hình là phổ gián đoạn gồm thành phần tần số dòng và các hài bậc cao của nó cho đến hài bằng tần số fc

Nếu độ chói biến thiên theo cả chiều dọc và chiều ngang thì ở hai bên mỗi hài tần số dòng đều có các biên tần Các thành phần của biên tần đều cách tần số trung tâm (hài tần số dòng) một khoảng bằng tần số mành hoặc hài của tần số mành

Từ những phân tích ở trên ta có thể thấy tần phổ của tín hiệu hình là phổ gián đoạn , gồm các hài của tần số mành và các nhóm phổ quanh hài của tần số dòng (xem hình 2-9)

Đặc điểm của phổ tín hiệu hình là giữa các nhóm phổ hài tần số dòng tồn tại các khoảng trống và có thể lợi dụng các khoảng trống này để truyền các tín hiệu khác Tính chất này đặc biệt đ-ợc ứng dụng trong truyền hình màu, phổ tín hiệu màu đ-ợc sắp đặt vào khoảng trống của phổ tín hiệu chói Trong các hệ thống truyền hình công nghiệp cũng lợi dụng vào khoảng trống này để truyền các tín hiệu kiểm tra

Đối với ảnh di động (truyền các vật di động), các nhóm phổ tín hiệu hình không còn

là phổ gián đoạn mà là những nhóm phổ liên tục , vì tần phổ của tín hiệu của ảnh sau không giống với tần phổ của tín hiệu của ảnh tr-ớc Tr-ờng hợp các vật chuyển động nhanh, các nhóm phổ sẽ xê dịch trong khoảng gần với hài của tần số dòng, nên khi quan sát trên màn máy phân tích phổ sẽ thấy các nhóm phổ liên tục Tuy nhiên do khả năng l-u ảnh của mắt không thể quan sát đ-ợc các ảnh chuyển động với vận tốc quá nhanh, nên thực tế trong truyền hình chỉ truyền đi các vật chuyển động chậm (so với tốc độ đổi ảnh) Vì vậy phần năng l-ợng chủ yếu của tín hiệu hình chỉ tập trung gần các hài của tần số dòng, độ rộng của các nhóm phổ chứa phần năng l-ợng chủ yếu đó hẹp hơn một nửa khoảng cách giữa hai tần

số dòng kề nhau

2.3 Các tham số của ảnh truyền hình

Khi quan sát ảnh thông qua màn hình máy thu bằng thị giác (bằng mắt) cần đảm bảo trên màn hình máy thu hình ảnh khi khôi phục có các đặc tr-ng cơ bản dễ nhận thấy nh-: màu sắc, kích th-ớc hình học, kích th-ớc t- ơng đối, sự phân bố độ sáng, sự chuyển động t-ơng đối của mục tiêu

Mỗi hệ thống truyền hình có các chỉ tiêu riêng, tuy nhiên chúng đều có chung các tham số cơ bản: kích th-ớc, độ chói, độ t-ơng phản và số l-ợng cấp chói, độ nét, tính đồng dạng và tỷ số tín hiệu trên nhiễu (S/N)

A

fv 2fv

Hình 2-9: Phổ tín hiệu hình

f

Khoảng cách quan sát tốt nhất khi d = (5 á 6)h Với khoảng cách này mắt cảm thấy

sự liên tục của ảnh khi số dòng quét chỉ khoảng 500 đến 600 dòng

Trong các hệ thống truyền hình với mục đích đặc biệt, hình dạng của ảnh có thể chọn khác đi, nó phụ thuộc vào dạng của mục tiêu quan sát, vào mục đích sử dụng hiệu quả katốt phát quang của ống phát hình, vào màn ảnh máy thu …

2.3.2 Độ chói

Độ chói (hoặc độ sáng) của ảnh truyền hình không thể xác định đơn trị nh- xác định kích th-ớc của nó Độ chói t-ơng ứng với việc khôi phục ảnh t ốt nhất phụ thuộc vào góc quan sát, tính chất của thị giác và nội dung của ảnh Dải độ chói mà mắt có thể cảm nhận

đ-ợc thực tế là rất lớn, khoảng 108 Tuy nhiên trong trong dải chói này mắt cảm nhận không nh- nhau mà theo quy luật hàm mũ Trong thực tế dải độ chói trung bình từ 30 đến 40 nít hoàn toàn có thể quan sát các chi tiết của ảnh mà mắt không bị mệt mỏi

độ t-ơng phản bằng 30 đến 40 coi nh- là tốt Độ t-ơng phản ảnh phụ thuộc vào đặc tính của

hệ thống truyền hình và phụ thuộc vào điều kiện quan sát ảnh

Nh- đã biết trong phần 1.3.2b, theo quy luật Veber thì sự thay đổi cảm giác của mắt

d

b

h

Hình: 2-10

t-ơng phản của mắt  coi nh- không đổi và nằm trong giới hạn 0,02 đến 0,05 Khi cho tr-ớc

độ t-ơng phản K thì có thể xác định đ-ợc số l-ợng bậc chói thay đổi đó

Bậc đầu tiên của độ chói B1 đ-ợc xác định:

B1 = Bmin + 0Bmin = (1 + 0)Bmin

ln





B B

Khai triển ln(1+0) ta nhận đ-ợc:

n =

min max 0

0 min max

lg.3,2ln

B

B B

100 lg 3 , 2

Nh- đã nói ở các phần tr-ớc các thiết bị biến đổi quang - điện (ống phát hình) và thiết

bị biến đổi điện - quang (ống thu hình) có hàm truyền đạt là phi tuyến Nên tín hiệu khi thu

đ-ợc có số l-ợng cấp chói không giống nh- bên phía phát sẽ làm giảm độ t-ơng phản của

ảnh truyền hình (đó chính là méo ) Để khắc phục điều này ở phía phát có sử dụng mạch sửa méo  tại camera

2.3.4 Độ nét

Độ nét của ảnh truyền hình đ-ợc xác định bởi kích th-ớc t-ơng đối của phần tử ảnh

Độ nét đặc tr-ng cho sự phân biệt các chi tiết ảnh nhỏ Độ nét phụ thuộc vào khả năng phân giải của mắt và các khâu của hệ thống truyền hình

Trong điều kiện bình th-ờng, góc nhỏ nhất có thể cho phép quan sát giữa hai điểm sáng trên màn ảnh (giữa hai dòng liên tiếp) khoảng 1 đến 1,5 phút Điều này cho phép xác

định số dòng quét trong một ảnh (hình 2-11)

Gọi Z là số dòng quét trên một ảnh truyền hình đ-ợc tính bởi công thức

Z = /Xác định  theo d và h Nh- đã nói ở trên ta chọn  = 1 phút = 1’ ta nhận đ-ợc

Trong các hệ truyền hình sử dụng ph-ơng pháp quét tuyến tính (quét lần l-ợt h oặc xen dòng) yêu cầu điện áp hoặc dòng điện quét dòng và mành phải có dạng răng c-a (tuyến tính) ở đầu phát giống nh- ở đầu thu Việc không thực hiện các điều kiện này sẽ làm cho tỉ

lệ xích không đều ở toạ độ các điểm bất kì trên màn ảnh của máy thu, nghĩa là có méo hìn h học Trên hình 2-12(a) biểu diễn ảnh không có méo hình học (hình ca rô đều) ảnh trên hình 2-12(b) có méo do đ-ờng quét dòng không có tuyến tính, ảnh trên hình 1-30(c) bị méo do

đ-ờng quét mành không tuyến tính ảnh trên hình 1-30(d), 1-30(e) bị méo là do tỉ lệ xích không t-ơng ứng (không đồng dạng) giữa ảnh nhận đ-ợc (trên màn ảnh của máy thu ) và ảnh truyền (ở đầu phát) Ngoài ra còn có một số loại méo khác nh-: méo gối, méo hình thang, méo do tần số …

Méo hình học đ-ợc đánh giá bằng hệ số méo  và đ-ợc tính bởi biểu thức:

% 100 ) (

2

% 100 2

min max

min max min

max

min max

d d

d d d

d

d d

đ-ờng khác nhau thâm nhập vào kênh truyền hình

Tạp âm xáo động (gọi tắt là tạp âm) là một trong những nhân tố quan trọng làm giảm chất l-ợng ảnh truyền hình Nó phát sinh trong quá trình biến đổi ảnh thành các xung thị tần, trong quá trình KĐ và truyền tín hiệu đi xa Nói một cách dễ hiểu thì tạp âm là một loại nhiễu do chính hệ thống thông tin đó gây ra Trong truyền hình khi tính tới ảnh h-ởng của tạp âm sẽ làm giảm độ nhạy của ống phát hình, giảm cự ly truyền tín hiệu Việc khử tạp âm

đối với các hệ thống thông tin t-ơng tự nói chung là rất khó khăn và các thiết bị xử lý sẽ rất phức tạp

Sự có mặt của tạp âm trong tín hiệu truyền hình sẽ làm thay đổi độ chói của điểm

ảnh Điều đó dẫn đến giảm độ t-ơng phản ảnh và giảm số l-ợng cấp chói khôi phục, độ nét của ảnh sẽ kém, chất l-ợng ảnh bị sấu Để đánh giá chất l-ợng của tín hiệu ng-ời ta lấy tỷ số S/N (tín hiệu/tạp âm) làm chuẩn và yêu cầu tỷ số này phải lớn hơn 1

Ngoài ra tín hiệu còn bị chịu ảnh h-ởng của các loại nhiễu khác nh-: nhiễu dao động tần số cao (nhiễu chu kỳ); nhiễu xung do tác động từ các xung điện từ bên ngoài tác động

e)

d)

Hình 2-12 b)

dmin dmax

đến, làm cho ảnh truyền hình có các dải trắng, đen ngang dọc hay nghiêng chuyển động hoặc đứng yên hoặc ảnh sẽ bị nhấp nháy do mất đồng bộ (dòng, mành) trong thời gian ngắn

2.4 Sự biến đổi ảnh thành tín hiệu điện và quá trình tái tạo ảnh

2.4.1 Thiết bị phát hình

Thiết bị phát hình có nhiệm vụ biến đổi ảnh quang thành tín hiệu điện

2.4.1.1 Yêu cầu và phân loại

+/ Thiết bị phát hình có các yêu cầu sau

- Độ nhạy cao để duy trì đ-ợc tín hiệu khi độ chói thấp

- Làm việc trong dải độ chói rộng

- Tạo cấp chói đúng

+/ Phân loại: theo nguyên lý làm việc có thiết bị phát hình dùng ống tia điện tử, thiết

bị phát hình dùng tinh thể, thiết bị phát hình có sử dụng nguyên lý tích luỹ điện tích và không sử dụng nguyên lý tích luỹ điện tích

2.4.1.2 ống DISECTOR

ống phát hình Disector thuộc hệ thống tác dụng tức thời (không sử dụng nguyên lý tích luỹ điện tích) sử dụng hiệu ứng quang điện ngoại Cấu trúc của Disector hình 2-13 gồm katốt quang bán trong suốt 1; anốt 2 có lỗ 6 ở tâm, đ-ờng kính của lỗ 6 bằng kích th-ớc của một phần tử ảnh; bộ nhân điện tử 3 gồm nhiều điện cực đinốt; cực góp 8 đ-ợc mắc với điện trở Rt; cuộn làm lệch 4 (lệch dòng và lệch mành) đ-ợc gắn vào ống ; cuộn hội tụ 5 Giữa katốt quang và anốt có điện áp gia tốc Ua Các điện áp U1, U2, U3 cung cấp cho các điện cực

đinốt của bộ nhân điện tử

i

Ua

+-

5 4 2

3 8 1

Rt

Ura

U1<U2<U3

+

Nguyên lý hoạt động: ảnh quang chiếu lên katốt quang và đ-ợc biến đổi thành ảnh

điện tử D-ới tác dụng của điện áp gia tốc, từ tr-ờng đ-ợc tạo bởi các cuộn dây hội tụ và làm lệch, ảnh điện tử đ-ợc hội tụ và chuyển dịch đến phía anốt So với lỗ của anốt thì ảnh điện tử luôn luôn chuyển dịch, tại một thời điểm chỉ có một điểm t-ơng ứng trên katốt quang đi qua

lỗ Nh- vậy từng thời điểm một chỉ sử dụng một l-ợng rất nhỏ của quang thông L-ợng quang thông có ích (là quang thông tạo tín hiệu thị tần) là:

pt = /N = /KZ2 = ES/KZ2Trong đó:  là quang thông toàn bộ của ảnh chiếu đến katốt quang có diện tích S và tạo trên nó độ sáng E

Dòng quang điện tử qua lỗ của anốt đ-ợc đ-a đến bộ nhân điện tử thứ cấp Bộ nhân

điện tử này gồm có các điện cực đinốt đảm bảo KĐ dòng quang điện tử cỡ 1000 lần Cấu tạo của các điện cực đinốt giống nh- cửa chớp, khi có điện tử tới thì trên các điện cực đinốt sẽ bắn ra các điện tử thứ cấp có số l-ợng lớn hơn Sau đó dòng quang điện tử đến cực góp, tạo sụt áp trên điện trở Rt, đó chính là xung thị tần ứng với phần tử ảnh đã cho

Disector là ống phát hình làm việc theo nguyên tắc tức thời nên đòi hỏi độ chói của

ảnh truyền hình phải rất lớn, nói cách khác độ nhạy của ống rất thấp Nó th-ờng đ-ợc sử dụng để truyền phim trong truyền hình theo ph-ơng pháp tia sáng chạy hoặc đ-ợc sử dụng trong các hệ thống truyền hình công nghiệp Ưu điểm của Disector là đặc tuyến ánh sáng tuyến tính, độ t-ơng phản cao, tín hiệu không bị méo

ống Supeortricôn có độ nhạy cao nhất trong các ống phát hình, có thể làm việc ngay cả d-ới ánh trăng Tuy có cấu tạo phức tạp, nh-ng đây là ống đ-ợc sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền hình

Về cấu tạo (hình 2-14) ống đ-ợc chia làm hai phần ở phần lớn của ống có katốt quang bán trong suốt 1, cực gia tốc 2, cực bia 3, l-ới 4, điện cực hãm 10 ở phần hẹp của ống có katốt phát xạ điện tử 5, cực điều khiển 6, anốt th ứ nhất 7, anốt thứ hai 14, anốt thứ ba

9, bộ nhân điện tử 13 và cực góp 12 Phía ngoài ống có các cuộn dây hội tụ 8, cuộn làm lệch

11 và cuộn hiệu chỉnh 15

Nguyên lý làm việc : ảnh truyền qua thấu kính đ-ợc chiếu lên katốt quang là katốt

bán trong suốt Trên bề mặt của nó hình thành ảnh điện tử (dòng quang điện tử) ảnh điện tử

đ-ợc gia tốc bởi điện cực gia tốc 2 và hội tụ bởi cuộn dây hội tụ 8 dịch chuyển đến cực bia

và tiến hành nạp điện cho các tụ sơ cấp của cực bia Tại vùng tối nhất của ảnh ( = 0) điện thế trên cực bia bằng 0, tại vùng sáng nhất của ảnh (max) điện thế trên cực bia bằng +1v (hình 2-15) Theo nguyên lý của cực bia thì điện thế bên trái cực bia sẽ chuyển sang phía bên phải cực bia Nh- vậy trên cực bia hình thành ảnh nổi điện thế và điện thế tại các điểm trên cực bia tỷ lệ t-ơng ứng với độ chói củ a các điểm ảnh truyền

Ta xét phía bên phải cực bia: tia điện tử bức xạ

từ ka tốt phát xạ điện tử 5 đi vào tr-ờng giảm tốc và rơi

trên bia với tốc độ gần bằng không Nhờ hệ thống làm

lệch tia điện tử sẽ quét toàn bộ bề mặt bên phải cực bia

ứng với điểm tối nhất của ảnh ( = 0) thì toàn bộ tia

điện tử quay trở lại vì tại điểm đó điện thế của cực bia

là 0v, ứng với vùng sáng nhất của ảnh (max) không có

điện tử nào quay trở lại vì tại điểm đó điện thế trên cực

bia là +1v (hình 2-15) Nh- vậy là dòng tia điện tử quay

về đã đ-ợc điều chế theo điện thế của cực bia Dòng điện tử quay về qua bộ nhân điện tử 13, tạo sụt áp trên điện trở tải Rt cho điện áp ra, đó chính là tín hiệu thị tần

Supeortricôn có các đặc điểm: phức tạp, giá thành cao, tỷ số S/N không cao Tuy nhiên -u điểm là độ nhạy rất cao nên vẫn đ-ợc áp dụng rộng rãi trong truyền hình dân dụng cũng nh- trong truyền hình công nghiệp

1 - Bản tín hiệu của cực bia; 2 - Lớp điện tử quang của cực bia; 3 - Thành ống

4 - L-ới; 5 - Anốt; 6 - Anốt 1; 7 - Cực điều khiển; 8 - Ka tốt phát xạ điện tử;

9 - Cuộn làm lệch; 10 - Cuộn hội tụ

Điện trở ở những điểm trên cực bia tỷ lệ với l-ợng ánh sáng chiếu vào ứng với vùng tối nhất của ảnh điện trở của cực bia R = 108 /cm2, còn ứng với vùng sáng nhất của ảnh

điện trở cực bia giảm 100 lần

Dòng tia điện tử từ katốt phát xạ điện tử d-ới tác dụng của các tr-ờng điện, tr-ờng từ rơi trên bia với tốc độ gần bằng không sẽ nạp điện cho các tụ phân bố của cực bia (hình 2 -17) Khi tia điện tử vừa rời khỏi vị trí đó thì tụ điện t-ơng ứng sẽ phóng điện Vì điện trở trên cực bia ứng với các vùng sáng, tối của ảnh là khác nhau nên sự phóng điện của các tụ là khác nhau ở vùng sáng nhất của ảnh (max), tụ phóng hết điện, còn ở vúng tối nhất của ảnh ( = 0), tụ phóng không đáng kể Nh- vậy trên bề mặt của cực bia đã hình thành ảnh nổi

Độ nhạy của vidicôn thấp hơn supeortricôn Ưu điểm chính của vidicôn là có kích th-ớc nhỏ, thiết bị và sơ đồ mắc đơn giản, không có điện áp cao, sử dụng kinh tế Nh-ợc

điểm của vidicôn là độ nhạy không cao, khả năng phân giải thấp, có quán tính Tính quán tính của ống thể hiện trên hai khía cạnh: quán tính chuyển mạch và quán tính quang điện Quán tính chuyển mạch thể hiện điện thế trên cực bia không hoàn toàn trở về vị trí ban đầu sau một chu kỳ quét Quán tính quang điện là độ dẫn điện của cực bia thay đổi chậm so với

sự thay đổi của ánh sáng chiếu vào

Hiện t-ợng quán tính sẽ làm cho độ nét và độ t-ơng phản giảm, đặc biệt khi mục tiêu chuyển động Có thể giảm hiện t-ợng quán tính quang điện bằng cách tă ng độ chiếu sáng

đến cực bia (tăng độ sáng của ảnh truyền)

Quán tính chuyển mạch phụ thuộc vào dòng tia quét Với c-ờng độ dòng tia càng lớn thì quán tính càng nhỏ Tuy nhiên việc tăng dòng tia sẽ làm cho méo góc mở tăng lên do

đ-ờng kính của tia điện tử tăng Có thể giảm nhỏ thành phần quán tính này nhờ giảm nhỏ trị

số điện dung phân bố của cực bia bằng cách giảm diện tích và bề dày các lớp của cực bia Quán tính chuyển mạch không phụ thuộc trực tiếp vào độ chiếu sáng Tuy nhiên khi độ sáng tăng lên sẽ làm cho điện tích nạp cho các cực bia tăng, có thể không tr ở về vị trí ban đầu sau một chu kỳ quét, nói cách khác lại làm cho quán tính chuyển mạch tăng lên Nh- vậy có thể

Ura

Rt

+-

thấy khi độ sáng nhỏ, thành phần quán tính quang điện trội hơn, còn khi độ sáng lớn thành phần quán tính chuyển mạch trội hơn

Tính quán tính của vidicôn còn phụ thuộc vào điện áp cung cấp cho bản tín hiệu của cực bia Ub Giải thích điều này nh- sau: khi độ sáng lớn, để giảm độ nhạy thì cần giảm điện

áp Ub và quán tính tăng do thành phần quán tính chuyển mạch tăng Khi độ sáng nhỏ, để tăng độ nhạy cần tăng điện áp Ub và quán tính cũng tăng do thành phần quán tính quang

điện tăng Vì vậy việc chọn chế độ điều khiển độ nhạy cho vidicôn bằng cách thay đổi điện

áp Ub xuất phát không chỉ từ điều kiện yêu cầu về dải độ sáng mà còn phải chú ý đến tính quán tính phụ thuộc vào Ub

Vidicôn đ-ợc sử dụng rộng rãi trong truyền hình công nghiệp hoặc trong camera truyền hình xách tay

2.4.2 Thiết bị tái tạo ảnh truyền hình

4 - Các cuộn dây làm lệch; 5 - Cuộn hội tụ

6 - Cực điều khiển; 7 - Katốt; 8 - Tia điện tử Trên hình 2-18 là cấu tạo cơ bản của ống thu hình đen trắng Nó bao gồm thành ống thuỷ tinh, các điện cực, cuộn dây tạo thành hệ thống để hình thành tia điện tử và katốt phát quang Phía bên trong dọc theo thành ống có phủ một lớp mỏng dẫn điện đóng vai trò cực

anốt, ở đó đ-ợc cung cấp điện anốt (Ua) áp cỡ 10 đến 20 kV Nhờ có điện áp Ua mà tia điện

tử hội tụ và gia tốc đạt đ-ợc tốc độ rất lớn h-ớng tới màn ảnh (katố t phát quang) và trên màn

ảnh sẽ phát sáng d-ới dạng các điểm chói

Việc hội tụ tia điện tử có thể đ-ợc thực hiện bằng từ tr-ờng, điện tr-ờng hoặc hỗn hợp cả hai Sự làm lệch tia điện tử đ-ợc thực hiện bằng từ tr-ờng đ-ợc tạo bởi các cuộn dây làm lệch mắc ở phái ngoài

Kích th-ớc màn ảnh kinescốp xác định kích th-ớc ảnh nhận đ-ợc, quyết định trọng l-ợng của máy thu hình và nó cũng là chi tiết cồng kềnh nhất của máy thu hình Theo h-ớng phát triển là giảm kích th-ớc của kinescốp mà vẫn giữ nguyên kích th-ớ c của ảnh nhận

đ-ợc Để giảm nhỏ trọng l-ợng của kinescốp ng-ời ta thực hiện tăng góc lệch tia điện tử Tuy nhiên việc tăng góc lệch tia điện tử làm độ hội tụ trên các biên của màn ảnh kém Nên khi góc lệch càng lớn thì công nghệ chế tạo đòi hỏi càng phức tạp (hình 2-19)

Tín hiệu thị tần, tuỳ theo sự phân cực đ-ợc truyền đến cực điều khiển hoặc katốt sẽ làm thay đổi dòng tia kinescốp T-ơng ứng với sự thay đổi của dòng tia, độ sáng trên màn

ảnh sẽ thay đổi Để nhận đ-ợc ảnh d-ơng, tín hiệu thị tần có phân cực âm đ-ợc đ-a đến katốt Độ sáng trung bình của màn ảnh đ-ợc điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp t-ơng

đối giữa cực điều khiển và katốt (thiên áp)

2.4.2.2 Kinescốp chiếu hình

Kinescốp dùng để tạo ảnh trên màn ảnh lớn, dùng để truyền phim tr ên truyền hình theo tia sáng chạy Để thực hiện đ-ợc điều đó yêu cầu độ chói của ảnh truyền hình (màn ảnh của kinescốp) phải lớn, nên cần dòng tia côn g suất lớn, điện áp anốt cỡ 25 - 40 kV hoặc lớn hơn C-ờng độ dòng tia lớn có thể làm giảm tính hội tụ Các kinescốp chiếu hình công tác ở trong chế độ Ua>>U2th nên bắt buộc dùng màn ảnh kim loại

Do làm việc công suất dòng tia lớn, nên có khoảng 95% năng l-ợng của nó biến thành nhiệt dẫn đến phá hoại nhanh chất phát quang Do vậy tuổi thọ của các ống chiếu h ình th-ờng rất ngắn, không v-ợt quá vài trăm giờ

hình 2-19

1 - kinescốp chiếu hình 2 - G-ơng thấu kính 3 - Màn ảnh

4 - Phần không phản xạ của g-ơng 5 - Thấu kính phân kỳ

2.5 Quét và đồng bộ trong truyền hình

2.5.1 Nguyên lý quét trong truyền hình

Nh- đã đ-ợc giới thiệu ở trên, khi muốn truyền một vật thể V (ta gọi là ảnh truyền hình) từ nơi phát sang nơi thu thì phải chia ảnh thành các phần tử ảnh rồi truyền lần l-ợt từng phần tử ảnh đó sang phía thu Để thực hiện việc truyền lần l-ợt t ừng phần tử ảnh ở bên phát cũng nh- có thể nhận đ-ợc lần l-ợt từng phần tử ảnh ở bên thu thì ở đầu phát và đầu thu phải có các thiết bị quét tia điện tử và qúa trình quét giữa bên thu và bên phát phải thoả mãn một số yêu cầu

2.5.1.1 Các yêu cầu về quét trong truyền hình

a/ Tốc độ chuyển động của tia điện tử không thay đổi trong thời gian biến đổi ảnh

thành tín hiệu thị tần và ng-ợc lại từ tín hiệu thị tần thành ảnh ở máy thu Điều này t-ơng

ứng với bề rộng phổ của tín hiệu là nhỏ nhất

Việc quét không đều trong một dòng quét sẽ làm cho các điểm trên cực bia của ống phát không chính xác, độ sáng điểm theo dòng quét của ống thu không đều

b/ Không có ảnh h-ởng lẫn nhau của tia quét sau thời gian truyền một ảnh

Điều ng-ợc lại làm nhoè ảnh (giảm độ nét)

c/ Tốc độ quét tức thời ở ống thu và ống phát ở vị trí t-ơng ứng phải trùng nhau d/ Tiết diện tia quét tiếp xúc trên màn ảnh ống thu (hoặc cực bia của ống phát) phải

đồng đều ở mọi điểm Ng-ợc lại sẽ làm cho điểm ảnh có độ nét và độ sáng không đều

e/ Đảm bảo sự đồng bộ tia quét ở đầu phát và đầu thu Việc động bộ phải đ-ợc thực

hiện bằng các ph-ơng tiện kỹ thuật đơn giản

f/ Kích th-ớc ảnh (dạng ảnh) của đầu phát và đầu thu có tỷ lệ xích bằng nhau Yêu

cầu này đảm bảo không có méo tỷ lệ xích và có thể tái tạo chính xác các cấp chói ở phía thu (điều này rất có ích đối với truyền hình màu)

Hình 2-20: Hệ thống chiếu hình sử dụng g-ơng – thấu kính

2.5.1.2 Các dạng quét trong truyền hình

a/ Quét tuyến tính

Một trong những đặc điểm của quét tuyến tính là tốc độ quét theo dòng và theo mành

là không đổi, nhờ đó có một số -u điểm: phổ tín hiệu ở mọi điểm đồng đều và nhỏ nhất, độ nét, độ sáng đồng đều, sự đồng bộ giữa bên thu và bên phát đơn giản và đây là ph-ơng pháp quét chủ yếu đ-ợc sử dụng trong truyền hình

Khuyết điểm của ph-ơng pháp quét này là cần phải ổ n định tần số, ổn định biên độ

đ-ờng quét và pha quét mành khi thực hiện quét xen dòng Nếu không độ nét bị giảm (do các dòng quét không cách đều hoặc chồng lên nhau) Đối với quét liên tục (quét lần l-ợt) thì khuyết điểm này không có vì sau một chu kỳ qué t mành thì ảnh đã đ-ợc khôi phục hoàn toàn

Để thực hiện quét tuyến tính (cả quét lần l-ợt va xen dòng), tia điện tử chuyển động theo chiều ngang (quét dòng) và theo chiều dọc (quét mành) cần phải cung cấp các điện áp hoặc dòng điện hình răng c-a (hình 2-21)

Trong một chu kỳ (T) của tia điện tử quét đ-ợc chia làm hai phần: T1 gọi là thời gian quét thuận, T2 gọi là thời gian quét ng-ợc Trong đó thời gian quét thuận T1 là thời gian mà tia

điện tử chuyển động từ phía trái của màn hình sang phía phải màn hình, thời gian này là thời gian mang tin tức của ảnh truyền hình và nó chiếm khoảng 90% của chu kỳ quét Thời gian quét ng-ợc T2 là thời gian mà tia điện tử chuyển động ng-ợc lại từ phía phải màn hình về phía trái màn hình để thực hiện quét dòng tiếp theo, thời gian này không mang tin tức và chỉ chiếm khoảng 10% của chu kỳ quét Do thời gian T2 không mang tin tức nên có ảnh h-ởng đến thời gian quét thuận (gây nhiễu cho tín hiệu trong thời gian quét thuận) nên cần phải xoá bỏ tia

điện tử trong thời gian T2 Các xung xoá dòng (hoặc mành) thực hiện nhiệm vụ này

Để làm lệch tia trong ống tia điện tử cần đảm bảo điện áp hoặc dòng điện răng c-a

có giá trị lớn Trong hầu hết các thiết bị truyền hình đều sử dụng việc làm lệch tia điện tử bằng từ tr-ờng Vì vậy cần phải tạo ra dòng lệch tần số dòng và mành dạng răng c-a Để làm nhiệm vụ đó có thể tạo ra dạng điện áp cần thiết hay điện áp điều khiển chảy trong cuộn làm lệch

Trong hình 2-22 là sơ đồ t-ơng đ-ơng của cuộn làm lệch Trong đó Lk là điện cảm cuộn làm lệch, rk là điện trở tổn hao và Ck là điện dung ký sinh của cuộn làm lệch Trong sơ

đồ quét mành thì điện dung ký sinh Ck có thể bỏ qua, còn trong sơ đò quét dòng thì tụ Ck có

i

t

T1

T2 T

0

Hình 2-21

ảnh h-ởng đáng kể đến sự hình thành dòng điện và điện áp răng c-a củ a cuộn làm lệch Vì vậy để giảm ảnh h-ởng của tụ Ck thì cuộn lệch dòng th-ờng cuốn ít vòng

i k

Bỏ qua tụ Ck, ta xác định đ-ợc điện áp ra trên hai đầu cuộn làm lệch:

Uk = UL + Ur = Lk.(dik/dt) + rk.ikVì dòng làm lệch biến thiên theo quy luật tuyến tính:

ik = I.(t/T)

Do đó Uk = Lk.I + rk.I.(t/T)

Trong đó: T là chu kỳ quét dòng hoặc mành

Để nhận biết đ-ợc dòng răng c-a tuyến tính trong cuộn làm lệch, theo biểu thức trên,

điện áp đ-a đến cuộn dây có thể có dạng răng c-a hoặc xung răng c-a tuỳ theo quan hệ rk và

Lk (hình 2-23 b, c, d)

Các dạng điện áp điều khiển đ-a đến cuộn làm lệch nh- trên có thể dễ dàng tạo đ-ợc bằng cách biến đổi các xung đồng bộ đ-a đến Tuy nhiên mạch ổn định kém khi có nhiễu Trong thực tế sơ đồ thiết bị quét ở phía th u có một bộ tạo ra tín hiệu điều khiển (dạng xung hoặc xung răng c-a) và đ-ợc đồng bộ bởi các xung đồng bộ từ máy phát đ-a đến

Sơ đồ khối thiết bị quét có dạng nh- sau (hình 2-24)

Tầng tạo xung

Tầng hình thành điện

áp điều khiển

Tầng ra

b/ Quét hình Sin (đọc tài liệu tham khảo)

c/ Quét xoắn ốc (đọc tài liệu tham khảo)

2.5.2 Đồng bộ trong truyền hình

2.5.2.1 Nhiệm vụ và yêu cầu

Để khôi phục đúng ảnh cần truyền trên màn ảnh của ống thu hình thì vị trí tia điện tử trong ống thu phải t-ơng đ-ơng với vị trí tia điện tử trong ống phát Khi thực hiện đ-ợc đồng

bộ thì trật tự các phần tử ảnh ở phía thu sẽ giống với phía phát và hình ảnh lúc đó sẽ trung thực Để thực hiện đ-ợc đồng bộ thì yêu cầu các tham số quét (tần số và góc pha) ở phía thu

và phía phát phải bằng nhau

Nếu tần số quét dòng phía thu không bằng với tần số qué t dòng phía phát thì không nhận đ-ợc ảnh (mất đồng bộ dòng), khi đó ảnh sẽ trôi từ trái qua phải hoặc ng-ợc lại từ phải qua trái màn hình

Nếu tần số quét dòng phía thu và phía phát bằng nhau nh-ng tần số quét mành không bằng nhau (mất đồng bộ mành) thì hình ảnh sẽ chạy từ trên xuống d-ới hoặc từ d-ới lên trên

Nếu cả tần số quét dòng và quét mành ở bên thu và phát không bằng nhau (mất đồng bộ) thì hình ảnh sẽ bị xé chéo

Để đảm bảo cho thiết bị quét bên thu và bên phát hoạt động đồng bộ (cùng pha, cùng tần số) thì bên phát có gửi sang bên thu các tín hiệu đồng bộ (đồng bộ đòng, đồng bộ mành) gọi là xung đồng bộ dùng để khống chế bộ tạo dao động trong máy thu hình tạo ra đúng tần

số, góc pha của quét dòng và quét mành sao cho giống với phía phát

Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống đồng bộ:

- Hệ thống đồng bộ phải đảm bảo qúa trình phân tích và tổng hợp ảnh liên tục với độ chính xác cao Điều kiện này đảm bảo trật tự các phần tử ảnh trên một ảnh

- Các tần số quét hoặc quan hệ giữa chúng phải ổn định Mức ổn định đ-ợc xác định bởi đặc tuyến quét

Điều kiện t-ơng thích giữa các tín hiệu đồng bộ (dòng, mành) với các tín hiệu khác: