Đề tài Mạch quét dòng trong máy thu hình màu JVC C1490M

Lời nói đầu Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, kỹ thuật truyền hình cũng phát triển có những bước tiến bộ không ngừng. Từ truyền hình đen trắng đã phát triển lên thành truyền hình màu với ba hệ màu cơ bản NTSC, SECAM, và PAL. Hiện nay, với những ưu việt tuyệt đối của công nghệ số, công nghệ truyền hình cũng chuyển sang một bước ngoặt mới. Quá trình biến đổi từ công nghệ Analog sang công nghệ Digital (Trasnition From Analog to Digital Technology) với sự xuất hiện của kỹ thuật truyền hình số như truyền hình cáp, truyền hình số mặt đất và truyền hình qua vệ tinh. Kỹ thuật truyền hình đóng góp một vai trò quan trọng trong đời sống con người. Nó là công cụ sắc bén trong việc tuyên truyền chính sách của Đảng và Nhà Nước, là món ăn tinh thần không thể thiếu được của mọi gia đình... Trong những năm qua Đảng và nhà nước đã đầu tư và phát triển không ngừng cả về chiều rộng lẫn chiều sâu cho ngành công nghệ truyền hình, cùng với sự hình thành trung tâm truyền hình và tháp truyền hình Việt Nam tại thủ đô Hà Nội. Tuy nhiên, tất cả công nghệ truyền hình hiện nay mà Việt Nam đang sử dụng đều sử dụng vào truyền hình tương tự là chủ yếu. Mặc dù rất còn nhiều những khó khăn trước mắt như điều kiện kinh tế còn eo hẹp, nền công nghiệp và trình độ khoa học kỹ thuật còn non trẻ. Nhưng chúng ta không thể sử dụng mãi kỹ thuật Analog được bởi khi đó công nghệ truyền hình không thể kết hợp tôi được với các công nghệ khác đặc biệt là công nghệ thông tin. Sự phát triển không ngừng của kỹ thuật số đã xâm nhập vào hầu hết tất cả các lĩnh vực trong đó có cả lĩnh vực truyền hình. Vậy để hoà nhập được với sự phát triển chung của toàn thế giới và phục vụ cho công cuộc " công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước" thì ngành truyền hình phải là lĩnh vực tiên phong. Do vậy, chuyển đổi công nghệ từ Analog sang công nghệ Digital là một điều tất yếu. Tuy nhiên để thực hiện được, ngoài kinh phí, thời gian còn phải đòi hỏi một đội ngũ các cán bộ, kỹ sư, các chuyên viên và các nhà khoa học thì mới có thể làm được. Là một học sinh được sự hướng dẫn của các thầy cô giáo khoa ĐTVT, trong bản baựo caựo này em xin trình bày về một khía cạnh nhỏ trong lĩnh vực thu-phát ở truyền hình màu em xin trình bày một đề tài: “mạch quét dòng trong máy thu hình màu jvc c1490m” Với kiến thức hạn chế và tài liệu tham khảo còn ít cho nên trong bản baựo caựo này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong các thầy cô giáo chỉ bảo để em hoàn thành được tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa ĐTVT đặc biệt thầy giáo Nguyễn Minh Đức đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành bản báo cáo này. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện : Trần Nguyễn Hoàng Nam Mục lục Lời nói đầu. 1 Phần I: nguyên lý truyền hình ..................... 7 Chương I: Nguyên lý truyền hình màu................................ 7 1.1. Giới thiệu....................................................................................................... . 7 1..2. Nguyên lý truyền hình màu.............................................................................10 1.2.1. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu.................................................12 1. 2.2. Khái niệm về màu sắc.......13 1.2.3. Cảm nhận màu sắc của mắt...............................................................14 1.2.4. Lý thuyết ba màu........18 1.2.4.1. Thị giác màu....18 1.2.4.2 Các màu cơ bản.....19 1.2.5. Hệ thống thiết bị thu tín hiệu màu......................................................20 1 2.6. Tín hiệu hiệu màu...............................................................................22 Chương II: Các hệ truyền hình màu.......................................23 2.1. Hệ truyền hình màu NTSC................................................................................23 2.1.1 Đặc điểm của hệ truyền hình màu NTSC.............................................23 2.1.2. Sơ đồ khối bộ mã hoá truyền hình hệ NTSC...28 2.1.3 Sơ đồ khối giải mã màu hệ NTSC........................................................30 2.1.4. Kết luận..32 2.2 Hệ truyền hình SECAM (Sequentiel Couleur A Meorire..33 2.2.1 Đặc điểm của hệ truyền hình màu SECAM....34 2.2.2 Sơ đồ khối mã hoá màu hệ SECAM....................................................36 2.2.3. Sơ đồ giải mã truyền hình màu hệ SECAM.......................................38 2.2.4.kêt luận..............................................................................................39 2.3 Hệ truyền hình màu PAL.................................................................................39 2.3.1 Đặc điểm............................................................................................39 2.3.2. Sơ đồ khối bộ mã hoá màu hệ PAL...................................................42 2.3.3. Sơ đồ khối bộ giải mã màu hệ PAL..................................................44 2.3.4. Kết luận.............................................................................................46 Phần ii: giới thiệu các thông số,chỉ tiêu kỹ thuật của máy thu hình màu Jvc c1490m 47 1.1. Các thông số,chỉ tiêu kĩ thuật..47 1.1.1.Thu từ đài phát và đầu video thông dụng47 1.1.2.Thu từ đầu video thông dụng...47 1.1.3.Thu từ đĩa từ.47 1.1.4.Tần số sóng thu47 1.1.5.Nguồn điện lưới ..48 1.1.6.Công suất tiêu thụ48 1.1.7.Tín hiệu A/V48 1.1.8.Công suất tiếng ra....48 1.1.9.Loa...48 1.1.10.Trở kháng đầu vào ăngten.48 1.1.11.Kích thước..48 1.1.12.Trọng lượng....48 1.1.13.Điều khiển từ xa.48 1.1.14.Đèn hình.48 2.2.Sơ đồ khối máy thu hình màu và nhiệm vụ chức năng các khối..48 2.2.1.Sơ đồ khối.48 2.2.2.Nhiệm vụ và chức năng các khối.51 2.2.2.1.Khối chuyển kênh RF..51 2.2.2.2.Khối khuếch đại trung tần IF...51 2.2.2.3.Khối tách sóng hình.....51 2.2.2.4.Khối giảI mã màu.....51 2.2.2.5.Khối khuếch đại hình...51 2.2.2.6.Khối tách xung đồng bộ. .52 2.2..2.7.Khối quét dòng....52 2.2..2.8.Khối quét mành...52 2.2..2.9.Khối tạo đại cao áp và điện áp trung gian..52 2.2.2.10.Khối nguồn.52 2.2.2.11.Khối vi xử lý...52 2.2.2.12.Khối AGC...52 2.2.2.13.Khối điều khiển từ xa.53 2.2.2.14.Khối đường tiếng53 Phần iii: mạch quét dòng trong máy thu hình màu jvc-c1490m54 1.1.Sơ đồ khối bộ quét dòng-nguyên lý hoạt động...54 1.1.1.Bộ tạo dao độngVCO54 1.1.2.Bộ chia tần số ...54 1.1.3.Mạch tách xung đồng bộ dòng.55 1.1.4.Tầng đệm dòng.55 1.1.5.Tầng công suất dòng55 1.1.6.Biến áp cao áp...55 1.1.7.Các mạch phụ trợ.55 1.2.Phân tích mạch quét dòng trong may thu hình màu JVC C1490M...56 1.3.Các sự cố thường xảy ra ở khối quét dòng trong máy thu hình màu JVC C1490M......... 60 Kết luận ....63 Phần I : nguyên lý truyền hình Chương I : Nguyên lý truyền hình màu 1.1. Giới thiệu Trước kia khoa học phát triển còn ở mức thấp thì con người thường mơ ước có một phương pháp thần kỳ nào đó để có thể truyền đưa tin tức (âm thanh và hình ảnh) đi xa. Ước mơ này đã được thực hiện khi A – Lếc – Xăng – Pô - Pốp. Người Nga sáng chế ra chiếc máy phát vô tuyến điện đầu tiên trên thế giới vào ngày 7 tháng 5 năm 1895 và nó là bước mở đầu cho kỷ nguyên vô tuyến điện tử cho nhân loại. Với sự phát minh ra đèn điện tử cộng với sự phát hiện ra hiện tượng quan điện vào cuối thế kỷ 18, Va – Lơ - di – mia Cu – dơ - mich Dơ - vô - Rư – kim người Nga đã chính thức khai sinh ra hệ thống truyền hình điện tử đầu tiên trên thế giới. Tuy nhiên, với sự phát triển rất nhanh chóng cho đến hiện nay nó đã phát triển sang giai đoạn phát triển thứ 3 ( thế hệ thứ nhất: đèn điện tử, thế hệ thứ 2: Transistor, thế hệ thứ 3: Vi mạch). Đầu tiên truyền hình xuất hiện là truyền hình đen trắng nó được nghiên cứu và chế tạo hoàn chỉnh vào năm 60. Ngày nay truyền hình đen trắng đã được sử dụng ở hầu hết các nước trên Thế giới. Tuy nhiên với sự phát triển rất nhanh chóng của công nghệ điện tử và độ ổn định ngày càng cao của công nghệ điện tử, kỹ thuật truyền hình cũng không ngừng phát triển, đã cho phép thực hiện được truyền hình màu. Như vậy truyền hình màu là bước phát triển tiếp theo của truyền hình đen trắng bởi vì mục đích của truyền hình là ghi các hình ảnh của các cảnh vật thiên nhiên, các sản phẩm nhân tạo đầy màu sắc sống động trong thực tế rồi truyền đi xa. Để làm được điều này truyền hình màu phải dựa vào kết quả nghiên cứu đặc điểm thị giác của mắt người và tạo thuyết 3 màu cơ bản. Theo thuyết ba màu, phần lớn các màu sắc trong tự nhiên có thể phục hồi được qua việc trộn màu đó là: màu đỏ (ký hiệu R), màu lục ( ký hiệu G), màu lam ( ký hiệu B). Nếu ta cộng đủ các màu tiếp tím, lơ, lục, lam, vàng, cam, đỏ với cùng một năng lượng như nhau thì ta được ánh sáng trắng. Nhưng theo thuyết ba màu về thị giác thì tất cả các màu đều do sự trộn màu của ba màu cơ bản. Do vậy nếu ta dùng đèn chiếu qua kính lọc màu để tạo những vòng tròn sáng trên màn ảnh thì ta sẽ được kết quả. Hình 1.1. Sự trộn màu Tức là: Lục + đỏ = vàng Lục + lam = lơ Lam + đỏ = đỏ thắm Đỏ + lục + lam = trắng Đỏ + lục = cam ( nếu năng lượng đỏ lớn hơn năng lượng lục) Đỏ + lục = vàng ( năng lượng đỏ bằng năng lượng lục) Khi xây dựng hệ truyền hình màu, cần phải giải quyết sao cho máy thu hình đen trắng có thể thu được truyền hình màu với hình ảnh nhận được là đen trắng. Mặt khác, phải giải quyết vấn đề ngược lại, đó là dùng máy thu hình màu có thể thu được chương trình đen trắng. Đó chính là kết hợp của truyền hình màu. Để đảm bảo tính tương hợp này, đầu tiên hệ thống truyền hình màu xuất hiện là NTSC (viết tắt từ của National Television System Committee, Uỷ ban truyền hình quốc gia) vào năm 1953 tại Mỹ. Những năm sau đó truyền hình được xuất hiện nhanh chóng và khi đó chất lượng ảnh hưởng của truyền hình màu hệ NTSC chưa phải là tốt nhất, vì tín hiệu trong hệ trong hệ NTSC rất nhạy cảm méo pha và méo biên độ. Hệ truyền hình màu NTSC đã được thực hiện nghiệm các nước Châu Âu kể cả Liên Xô, nhưng cũng gặp những nhược điểm trên. Người ta chuyển sang nghiên cứu, để tìm ra các dạng mã hoá tín hiệu khác, sao cho méo pha và méo biên độ xuất hiện trong kênh truyền, ảnh hưởng nhỏ nhất đến ảnh hưởng màu được khôi phục ở máy thu hình màu. Năm 1956, ở Pháp xuất hiện truyền hình màu SECAM (viết tắt Sequentiel Couleurs A Memorre - Sequentiel Color With Memory, Tuần tự các màu với bộ nhớ) do Henry De France nghiên cứu và thực hiện. Năm 1962 Giáo sư Walter Bruch ở Tây Đức công bố truyền hình màu PAL (Phase Altemation Line, thay đổi pha theo từng dòng). Các hệ truyền hình màu phát triển nhanh chóng và dần dần thay thế hoàn toàn truyền hình đen trắng. 1.2. Nguyên lý truyền hình màu. Nguyên lý truyền hình màu đưa vào những cảm thụ màu sắc của mắt người và thuyết ba màu cơ bản. Do đó, khi phát tín hiệu màu bên phát nhờ máy Camera phân tích ảnh màu thành các tín hiệu. ứng với ba màu cơ bản R, G, B ba thông tin màu này được điều chế vào sóng cao tần rồi phát xạ ra ngoài không gian. Máy thu hình màu có nhiệm vụ thu tín hiệu cao tần màu đã được điều chế sau đó tách sóng để lấy ra ba thông tin màu R, G, B rồi dùng phương pháp trộn màu để có lại hình ảnh màu sắc hiện trên màn hình. Trong hệ thống truyền hình đen trắng, ảnh truyền đi biểu hiện độ sáng tối các điểm trên từng dòng. Máy ảnh (Camera) có nhiệm vụ biến đổi độ sáng tối thành những mức điện áp khác nhau. Để đảm bảo ảnh thu được đồng bộ với ảnh phát đi, ta còn phát đi xung đồng bộ dòng và xung đồng bộ mành. Như vậy dạng sóng truyền hình đen trắng bao gồm tín hiệu hình, xung xoá dòng, mành và xung đồng bộ. Vì vậy trong truyền hình đen trắng chỉ có một thông tin về độ sáng tối (độ chói) để biểu thị tín hiệu hình. Nhưng trong hệ thống truyền hình màu ta phải truyền đi thông tin về màu, ứng với mỗi điểm hình cần tỷ lệ với ba màu cơ bản. Màu đỏ (Red), màu lục (Green) và màu lam (Blue) vì màu bao gồm sắc và độ chói do đó ta chỉ cần truyền đi với ba tín hiệu màu là đủ mà không cần truyền đi tín hiệu về độ chói. Như vậy trong truyền hình màu dạng sóng đầy đủ tín hiệu màu bao gồm xung xoá, xung đồng bộ và thông tin về độ chói được thay thế bằng thông tin tín hiệu màu. 1.2.1. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu Hình 1.2. Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền hình màu Hình ảnh cần truyền đi qua Camara truyền hình màu được biến đổi thành ba tín hiệu màu cơ bản UR, UG, UB như (hình 1.2). Các tín hiệu màu cơ bản này được đưa qua các mạch hiệu chỉnh gamma, các mạch này sử dụng bù méo gamma do ống thu ở phía bên thu gây nên. Các tín hiệu đã bù méo U’R, U’G, U’B được đưa vào ma trận tạo ra tín hiệu chói U’Y và hai tín hiệu mang màu UR, UB. Các tín hiệu UR và UB điều chế dao động tần số mang phụ tạo ra tín hiệu mang màu cao tần UC. Trong bộ cộng, các tín hiệu U’Y và UC được trộn với nhau để trở thành tín hiệu truyền hình màu tổng hợp UM = U’Y + UC , tín hiệu UM này được truyền đến bên thu bằng cáp, hệ thống vi ba hoặc máy thu, phát vô tuyến điện. Quá trình biến đổi các tín hiệu màu cơ bản UR, UB thành tín hiệu màu tổng hợp UM gọi là quá trình mã hoá tín hiệu màu. Phía bên biến đổi UM nhận được (sau tách sóng video) biến thành các tín hiệu màu cơ bản U’R, U’G, U’B quá trình biến đổi ngược đó gọi là quá trình giải mã tín hiệu màu. Quá trình giải mã thực hiện trong phần tần số video của máy thu hình màu. Tín hiệu truyền hình màu tổng hợp UM nhận được sau tách sóng, được lọc ra thành tín hiệu chói U'Y và tín hiệu mang màu cao tần UC. Sau bộ tách sóng màu ta thu được tín hiệu mang màu UR và UB đó là tín hiệu hiệu số màu. Nhờ có mạch ma trận, từ tín hiệu U'Y, UR, UB tạo ra tín hiệu mang màu cơ bản U'R, U’G, U’B (hoặc tín hiệu U'R- U’Y, U’G – U’Y , U’B – U’Y) phần tử cuối cùng của hệ thống là máy thu, ở đây biến đổi các tín hiệu màu thành hình ảnh phức tạp. 1. 2.2. Khái niệm về màu sắc Cho một chùm tia ánh sáng mặt trời xuyên qua lăng kính thuỷ tinh, dùng một trắng chắn chùm sáng qua lăng kính, nhận được một dải màu theo thứ tự: Đỏ, cam, vàng, lục, lơ, lam, tím. Dải màu đó được gọi là phổ màu. Phổ màu của ánh sáng gọi là phổ liên tục, từ màu này chuyển dần qua màu khác, không có ranh giới rõ ràng tuy nhiên mỗi màu chiếm một khoảng nhất định (Hình l.3) Tử ngoại Tím Lam Lơ Lục Cam Vàng Đỏ Hồng ngoại Hình 1.3. Bước sóng của các màu trong phổ màu Từ thực nghiệm này ta thấy rằng, ánh sáng có bước sóng khác nhau tác dụng lên mắt ta, ta sẽ cảm thấy màu sắc khác nhau. Vậy màu sắc là một thuộc tính của dao động điện từ mà mắt người cảm nhận được. Mật độ phân bố năng lượng của nguồn bức xạ ánh sáng và tính chất thị giác màu của mắt đều ảnh hưởng tới màu sắc cảm thụ được. Do đó màu sắc cảm thụ được cần quyết định bởi hai yếu tố vật lý và sinh lý. Khi quan sát những vật thể tự phát ra ánh sáng thì màu sắc cảm thụ được quyết định bởi phổ phân bố năng lượng bức xạ của nó, còn khi quan sát những vật thể phản xạ hoặc cho thông qua ánh sáng thì màu sắc của vật mà chúng ta cảm nhận phụ thuộc vào. * Phổ phân bố năng lượng của nguồn sáng sơ cấp rọi lên vật đó. * Tính chất phản xạ hoặc thông qua ánh sáng của vật đó Nếu vật thể chỉ phản xạ (hoặc thông qua) một số thành phần nào đó của phổ ánh sáng rọi lên nó và hấp thụ các thành phần còn lại, thì không những quang thông phản xạ (hoặc thông qua) khác quang thông rọi lên nó, mà sự phân bố phổ năng lượng của chúng cũng khác nhau. Vậy chính ánh sáng phản xạ từ vật quan sát (hoặc khi thông qua vật quan sát) tạo cho chúng ta cảm giác về màu sắc của vật phản xạ thông qua ánh sáng. Nếu chỉ thay đổi quang thông của nguồn sáng sơ cấp rọi lên vật quan sát, thì chỉ quang thông phản xạ (hoặc thông qua) thay đổi, chứ phổ phân bố năng lượng của ánh sáng phản xạ (hoặc thông qua) không thay đổi, do đó màu sắc của vật quan sát mà chúng ta cảm nhận được không thay đổi. Ngược lại, nếu dùng các nguồn sáng sơ cấp có phổ phân bố năng lượng khác nhau rọi lên cùng một vật quan sát, thì màu sắc của vật thể mà chúng ta cảm nhận được sẽ khác nhau. 1.2.3. Cảm nhận màu sắc của mắt Hình 1.4. Cấu tạo của mắt Võng mạc của mắt (Hình 1.4) 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 tế bào hình que và tế bào hình nón. Tế bào hình que chiếm một số lượng rất lớn khoảng 120 triệu tế bào trải khắp vùng võng mạc, tế bào hình que có tác dụng làm cho mắt nhận được các chi tiết sáng tối với độ nhạy khá cao, do đó khi ánh sáng lờ mờ (cường độ ánh sáng nhỏ) mắt vẫn cảm nhận được cảnh vật. Tuy nhiên, 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 và quanh vùng hoàng điểm. Tế bào hình nón có tác dụng làm cho mắt cảm nhận được màu sắc, nhưng độ phân giải của mãi đối với màu sắc kém hơn nhiều so với độ sáng tối, nên khi chi tiết của ảnh màu quá nhỏ hay với ánh sáng lờ mờ mắt không phân biệt được màu sắc. Do các tế bào hình nón nhạy cảm với màu sắc chỉ tập trung ở hoàng điểm và vùng xung quanh, nên mắt chỉ phân biệt các chi tiết màu sắc tốt nhất khi ảnh ở ngay trước mắt (trên trục thị giác). Do các màu có bước sóng khác nhau. Nên ảnh của các cảnh màu không cùng ngay trên võng mạc, mà nó hiện ở các vùng khác nhau chung quanh võng mạc. Thí dụ ta nhìn thấy màu: đỏ (R), lơ (B), lục (G) kẻ sát gần nhau và điều tiết mắt để thấy màu lục (màu lục nằm trên võng mạc) thì màu lơ hiện trước võng mạc và màu đỏ hiện sau võng mạc. Vì vậy mắt không có khả năng cảm nhận đồng thời nhiều chi tiết màu sắc tinh vi. Độ nhạy của mắt không đồng đều đối với ánh sáng có các bước sóng khác nhau. Qua thực nghiệm người ta vẽ được biểu đồ (Hình l.5) thể hiển độ nhạy cảm của mắt phụ thuộc vào ánh sáng có bước sóng khác nhau với công suất bức xạ như nhau. Từ biểu đồ (hình l.5) ta có nhận xét sau. Mắt có độ nhạy lớn nhất đối với ánh sáng màu lục G (màu lục G có l = 525á575 nm), sau đó màu vàng và màu lam. Độ nhạy của mắt đối với ánh sáng màu đỏ chỉ đạt 20% so với màu lục (màu đỏ R có l = 650 nm). Độ nhạy của mắt đối với ánh sáng màu lơ chỉ đạt 10% (màu lơ B có l = 450 nm). Tế bào hình nón nhạy cảm với màu sắc, tế bào hình nón gồm ba loại nhạy cảm với ba màu khác nhau: một loại chỉ nhạy cảm đối với ánh sáng đỏ, loại thứ hai nhạy cảm đối với ánh sáng lục và loại thứ ba nhạy cảm đối với ánh sáng lơ. Hình 1.5. Độ nhạy của mắt đối với ánh sáng màu 1.2.4. Lý thuyết ba màu 1.2.4.1. Thị giác màu Có thể nhận được gần như tất cả các màu sắc trong thiên nhiên bằng cách trộn ba chùm sáng màu đỏ, màu lục, màu lam theo các tỷ lệ xác định. Để giải thích điều này, cho đến nay, nhiều nhà khoa học đã đề ra các thuyết khác nhau về cơ bản cảm thụ của mắt người. Trong đó thuyết ba thành phần cảm thụ màu, trên võng mạc tồn tại ba loại phần tử nhạy cảm với ánh sáng là các tế bào hình chóp. Các loại phần tử này có phản ứng khác nhau đối với ánh sáng có bước sóng khác nhau. Do đặc điểm của ba loại tế bào này nên bất kỳ màu sắc nào cũng có thể tổng hợp được từ ba màu cơ bản. Cho đến nay tuy khoa giải phẫu vẫn chưa xác minh được ba loại tế bào nhạy cảm với ánh sáng có bước sóng khác nhau đó nhưng quá trình thực nghiệm lại rất phù hợp với lý thuyết này nên vẫn được sử dụng. Trong thực tế, tuy ánh sáng đồng thời kích thích ba tế bào hình chóp, nhưng tuỳ theo bước sóng, các dạng tế bào hình chóp được kích thích khác nhau. Sự cảm thụ màu được quyết định bới mức độ kích thích của ba tế bào hình chóp. Các thực nghiện đưa lại kết quả về mối quan hệ về độ nhạy của mắt người với bước sóng ánh sáng kích thích đối với từng loại tế bào hình chóp (Hình 1.6b). Giá trị này phù hợp với đặc tuyến phổ của mắt người. Mắt người nhạy cảm nhất với ánh sáng có bước sóng l = 550nm (hình 1.6b). Khi độ chiếu sáng thấp, đặc tuyến độ nhạy vl dịch về phía trái (l nhỏ) đỉnh của đặc tuyến dịch đến chỗ l = 510 nm lúc này chỉ có tế bào cảm quang hình trụ làm việc. Hình 1.6. Đặc tuyến độ nhạy của mắt và đặc tuyến phổ độ nhạy của ba tế bào hình chóp Các tế bào hình chóp nhạy cảm ứng với ba màu cơ bản được vẽ trên hình l.6b, các đặc tuyến vR (l),vG (l),vB (l) không có ranh giới rõ ràng, có đoạn lại gối lên nhau. Do đó khi có một bức xạ đơn sắc tác dụng vào mắt thì không những chỉ có một loại mà có hai hoặc ba loại đồng thời kích thích để tạo ra dòng điện tín hiệu, giá trị cường độ tín hiệu không đều nhau trong các loại tế bào tạo nên cảm giác màu khác nhau trong thần kinh thị giác. Từ những hiểu biết trên chúng ta có thể nói rằng hệ thống thị giác của người có khả năng phân tích màu nhờ sự so sánh dòng điện tín hiệu xuất hiện trong ba loại tế bào nhạy cảm với ba màu cơ bản. 1.2.4.2 Các màu cơ bản. Để tiêu chuẩn hoá việc đo màu trên thế giới, dựa vào kết quả thực nghiệm CIE đã quy định ba màu cơ bản và ngày nay được sử dụng rộng rãi trong công nghệ truyền hình, gọi là hệ số màu R, G, B. Màu đỏ (R) Red, có bước sóng là lR = 700 nm. Màu lục (G) Green, có bước sóng lG = 564,8 nm Màu lam (B) Blue, có bước sóng lB= 435,8 nm Đó là những màu quang phổ. Bước sóng của các màu cơ bản là các vạch phổ có trong vạch phổ bức xạ của hơi thuỷ ngân. 1.2.5. Hệ thống thiết bị thu tín hiệu màu Hình 1.7. là sơ đồ khối của thiết bị thu tín hiệu màu. Anten máy thu nhận tín hiệu cần thu có tần số sóng mang fov, các tầng khuếch đại cao tần, đổi tần, khuếch đại trung tần và tách sóng, lại lấy ra dải tần của kênh truyền hình màu. Hình 1.7. Sơ đồ khối của máy thu hình màu Tín hiệu của kênh truyền hình màu được đưa tới bộ lọc khuếch đại lọc giải để lấy riêng ba tần số mang màu đã điều chế fR, fB, fG, tần số mang màu được đưa tới bộ tách sóng để lấy ra ba tín hiệu màu riêng biệt R, G, B. Tín hiệu màu được khuếch đại và cung cấp cho ba đèn hình màu tương ứng. ánh sáng của đèn hình màu sơ cấp qua thấu kính và đến trộn màu trên màn ảnh và tái tạo lại cảnh vật đầy màu sắc. Tần số quét dòng và tần số quét mành được sử dụng như trong hệ truyền hình đen trắng. + Kết luận: Hệ thống truyền hình màu ở trên không có đường truyền độ chói (Y) riêng biệt do đó không đáp ứng được khi thu chương trình truyền hình đen trắng. Dải thông của tín hiệu màu khá rộng (19 MHz), do đó không phù hợp với truyền hình đen trắng (dải thông 6 MHz). Để thực hiện được tính tương thích giữa hệ thống truyền hình màu và truyền hình đen trắng ta phải tạo ra được đường truyền độ chói riêng biệt và nén dải thông của tín hiệu màu xuống 6 MHz cho phù hợp dải thông tín hiệu truyền hình đen trắng. + Tín hiệu độ chói Ta đã biết đặc tính của màu gồm hai yếu tố: Sắc và độ chói, vì vậy khi độ chói của một điểm màu thay đổi thì ba màu sơ cấp cũng thay đổi, nhưng tỷ lệ giữa chúng không đổi. Dựa vào đường thực nghiệm (hình 1.5) về độ nhạy của mắt người đối với ánh sáng màu, ta xác định độ chói (tín hiệu độ chói chính là tín hiệu hình trong truyền hình đen trắng) theo các màu sơ cấp được tính bằng biểu thức sau: Y = 0,30 R + 0,59 G + 0,11 B Đối với màu trắng thì R = G = B = 1 do đ Y= 1 Đối với màu đen thì R = G = B = 0 do đó Y= 0 Từ biểu thức trên ta có thể tạo được độ chói từ ba màu cơ bản bằng mạch ma trận như (hình 1 .8). 1 2.6. Tín hiệu hiệu màu Để đảm bảo tính kết hợp giữa hệ thống truyền hình màu với hệ thống truyền hình đen trắng, trong hệ thống truyền hình màu ta truyền đi thông tin về độ chói và đồng thời truyền với thông tin về độ màu. Để đơn giản ta không truyền đi thông tin về tín hiệu màu cơ bản R, G, B mà truyền đi tín hiệu hiệu màu (R -Y), (G -Y), (B-Y). Với cách truyền này, khi thu chương trình đen trắng thì R, G, B và Y có biên độ như nhau nên các tín hiệu hiệu màu bằng 0, do đó chỉ còn thông tin về độ chói . Trong thực tế ta không truyền cả ba thông tin tín hiệu hiệu màu với độ chói, mà chỉ truyền đi hai thông tin tín hiệu màu với độ chói cũng đủ đảm bảo lượng thông tin về màu. Ta có thể suy ra được thông tin màu thứ ba từ lượng thông tin truyền đi, hai lượng thông tin tín hiệu hiệu màu là (R-Y) và (B-Y). Vì vậy trong hệ thống truyền hình màu để kết hợp tết với truyền hình đen trắng ta truyền đi thông tin: Độ chói và tín hiệu hiệu màu (R-Y), (B-Y). Với cách truyền này nhằm giảm nhiễu do tín hiệu màu sinh ra trên màn ảnh truyền hình đen trắng hoặc trên các mảng trắng của truyền hình màu. Chương II: Các hệ truyền hình màu 2.1. Hệ truyền hình màu NTSC Cuối năm 1953 , uỷ ban hệ thống truyền hình quốc gia của Mỹ đã chính thức công bố hệ thống truyền hình của mình với tên là NTSC (National Television System Committee - Uỷ ban truyền hình quốc gia). 2.1.1 Đặc điểm của hệ truyền hình màu NTSC Tín hiệu chói Y là tổng hợp tất cả tín hiệu màu cơ bản được tính theo biểu thức: Y = 0,3 R + 0,59 G + 0,11B Có độ rộng rải tần là 4,2MHz (tiêu chuẩn 525 dòng) Tín hiệu màu: Hai tín hiệu màu được truyền đồng thời sang phía thu. Thông tin màu được truyền đi trong hệ NTSC không phải là tín hiệu màu (R - Y) và (B - Y) mà là tín hiệu I và Q (Hình 2.l) là đồ thị véc tơ màu, mỗi màu sắc được biểu thị bằng một véc tơ và góc pha q. Hai trực vuông góc (B - Y) và (R - Y) được dùng với góc toạ độ (- 1 đến + 1 ). Trục (B - Y) được chọn làm quy chiếu cho góc q. Trong hệ NTSC ta chuyển hệ trục toạ độ (R - Y) và (B - Y) thành hệ trục toạ độ I và Q, hệ trục I và Q lệch với hệ trục (R - Y) và (B - Y) một góc 330. Kết quả nghiên cứu cho thấy chỉ các màu nằm theo hướng Q (Hình 2.1) lệch pha 330 so với trục (B - Y) (màu tía thiên về lơ) là mắt người phân biệt kém nhất và giải tần tương ứng chỉ cần 0,5 MHz. Còn lại tất cả các hướng khác, dải thông tương ứng đều xấp xỉ 1,5 MHz vì vậy ở hệ NTSC không chỉ sử dụng hệ trục (R - Y) và (B - Y) mà tín hiệu màu theo hệ trục toạ độ I và Q. Vì vậy tín hiệu màu I và Q được tính theo biểu thức: I = 0,9(R - Y)cos330 - 0,5(B - Y)sin 330 Q = 0,9(R - Y)sin330 - 0,5( B - Y)cos 330 I = 0,74(R - Y) - 0,3(B - Y) Q = 0,49(R - Y) - 0,41(B - Y) Hình 2.1. Đồ thị véc tơ màu Việc xoay hệ trục đi 330 như trên giúp giải tần tín hiệu Q chỉ còn 0,5 MHz và giải tần tín hiệu I theo lý thuyết là 1,5 MHz, nhưng trên thực tế cũng chỉ truyền 1,2 MHz. Với cách chọn trục như vậy cũng giảm bớt tối đa sự phá rối của tín hiệu sắc vào tín hiệu chói, đồng nghĩa việc thu hẹp giải thông tín hiệu sắc càng nhiều càng tốt. Hai tín hiệu hiệu màu được điều chế vuông góc trên cùng một tần số mang màu phụ fC (tiêu chuẩn FCC thì fC = 3,58 MHz, tiêu chuẩn CCIR thì fC : 4,43 MHz) nghĩa là tín hiệu I và Q cùng một điều chế biên độ trên cùng một tần số fC nhưng dịch pha một góc 900. Điều biên nén: Trong hệ truyền hình đen trắng cũng như trong hệ truyền hình màu, đối với tín hiệu điều biên ta không truyền đi cả sóng mang f0 và hai giải biên tần trên, biên tần dưới mà để tiết kiệm tần phổ, ta chỉ truyền đi sóng mang và toàn giải biên tần trên với một phần biên tần dưới. Trong hệ NTSC tín hiệu màu I và Q cũng được điều chế biên độ vào sóng mang fC nhưng ta không truyền đi sóng mang (sóng mang không mang nội dung thông tin) mà chỉ truyền đi hai dải biên tần trên và biên tần dưới, phương pháp này gọi là truyền thông tin “song biên triệt tần số mang (DSB – SC)”. Im là tín hiệu song biên của I, Qm là tín hiệu song biên của Q. Hình 2.2. Điều chế vuông góc Hình (2.2) là dạng phổ của tín hiệu song biên triệt tần số mang (có khi ta chỉ phát đi một giải biên tần triệt tần số mang ta gọi là đơn biên triệt tần số mang SSB – SC). Hình 2.3. Phổ của tín hiệu song biên Tín hiệu đồng bộ màu: Do tần số mang màu fC bị nén hoàn toàn, bên phát không truyền sang phía thu vì vậy máy phát phải truyền đi tín hiệu đồng bộ màu (hay còn gọi là loé màu – colour burst), để máy thu phục hồi tần số sóng mang màu fC đúng tần số pha ban đầu như phía phát nhằm đảm bảo cho màu sắc của ảnh truyền hình khi thu được giống như màu sắc của ảnh như phát đi. Hình 2.4. Vị trí của tín hiệu đồng bộ màu trong hệ NTSC Tín hiệu đồng bộ màu có tần số đúng bằng tần số mang màu fC = 3,58 MHz được đặt từ sườn sau của các xung xoá dòng gồm từ 8 á 11 chu kỳ có biên độ đỉnh bằng 0,9h (h là chiều cao của xung đồng bộ dòng. Hình 2.4) Vị trí của tín hiệu đồng bộ màu trong hệ NTSC phổ của tín hiệu màu trong hệ NTSC bao gồm độ chói (Y) và sắc (C) gồm tín hiệu I điều biên tần số fC, truyền đi giải băng tần dưới và chỉ một phần giải biên tần trên, tín hiệu Q điều biên vào cùng tần số fC nhưng đã bị dịch pha 900, truyền đi cả hai biên tần trên và biên tần dưới, hai tín hiệu Im, Qm tạo thành tín hiệu sắc C: C = Im+ Qm * Phổ tần của tín hiệu truyền hình màu đầy đủ hệ NTSC Tín hiệu màu đầy đủ trong hệ NTSC bao gồm tín hiệu chói, tín hiệu hiệu màu, xung tắt đầy đủ, xung đồng bộ đầy đủ và tín hiệu đồng bộ màu. Phổ tần tín hiệu truyền hình màu đầy đủ được vẽ trên (hình 2.5). Dải tần của tín hiệu chói (0 á 4,2) MHz, của tín hiệu hiệu màu UQ từ (3 á 4,2) MHz, của tín hiệu hiệu màu UI từ (2,3 á 4,2) MHz, cả hai dải biên tần của tín hiệu UQ đều được truyền sang phía thu còn tín hiệu UI bị nén một phần biên tần trên. Hình 2.5. Phổ tần của tín hiệu truyền hình 2.1.2. Sơ đồ khối bộ mã hoá truyền hình hệ NTSC Hình 2.6. là sơ đồ khối đơn giản của bộ mã hoá màu ở hệ NTSC. Trong sơ đồ này không vẽ các mạch khuếch đại, mạch ghim, mạch vi phân... Hình 2.6. Sơ đồ mã hoá màu ở hệ NTSC Mạch ma trận: Nhận điện áp tín hiệu màu cơ bản UR, UG, UB để tạo ra các tín hiệu độ chói UY và hai tín hiệu màu UI , UQ. Tín hiệu độ chói .UY có dải tần rộng (0 á 4,2) MHz nên phải qua dây trễ để làm chậm tín hiệu lại, sau đó qua bộ khuếch đại UY để khuếch đại điện áp tín hiệu đủ lớn cung cấp cho bộ cộng. Tín hiệu UI sau khi qua mạch lọc thông thấp có dải tần từ (0 á l,3) MHz, dải tần này rộng hơn dải tán của tín hiệu UQ, nên cũng phải đưa qua dây trễ, rồi đưa 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 từ (0 á 0,6) MHz, do đó tín hiệu này không qua dây trễ đưa tới thẳng bộ khuếch đại điện áp UQ. Bộ tạo sóng mang phụ fSC: Đây là bộ dao động tự kích có nhiệm vụ tạo ra tần số sóng mang fSC = 3,58 MHz. Tần số sóng mang phụ được đưa trực tiếp tới bộ điều chế biên độ tín hiệu Ul, đồng thời tần số sóng mang phụ được đưa qua bộ trễ pha 900 rồi đưa tới bộ điều chế biên độ tín hiệu UQ. Bộ điều biên nén có nhiệm vụ lấy tín hiệu sắc điều chế biên độ vào sóng mang phụ sau đó nén tần số mang phụ và chỉ đưa ra hai dải biên tần trên và dải biên tần dưới. + Bộ điều biên nén 1 có nhiệm vụ lấy tín hiệu màu UI điều biên nén vào tần số mang màu phụ, để cho ra tín hiệu song biên nén tần số mang. + Bộ điều biến nén 2 có nhiệm vụ lấy tín hiệu hiệu màu UQ điều biên nén vào tần số mang màu phụ đã trễ pha 900, để cho ra tín hiệu song biên nén tần số mang. Bộ cộng có nhiệm vụ tổng hợp tất cả các tín hiệu độ chói, tín hiệu sắc, xung đồng bộ dòng, xung đồng bộ mành và xung đồng bộ màu để tạo thành tín hiệu tồng hợp UM. 2.1.3 Sơ đồ khối giải mã màu hệ NTSC Sơ đồ chức năng bộ giải mã màu hệ NTSC trên hình 2.7 Hình 2.7. 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 rồi khuếch đại, ở đầu ra của bộ khuếch đại ta lấy được hai tín hiệu: Tín hiệu chói và tín hiệu sắc. Kênh chói: Dây trễ dải rộng có dải thông tần 4,2 MHz và thời gian trễ khoảng (0,3 á 0,7 ) ms, để cho tín hiệu chói và các tín hiệu hiệu màu của một phần tử ảnh đến mạch ma trận hoặc đèn hình màu cùng một lúc. ở đây cần có sự phối hợp trở kháng tại lối vào và lối ra của dây trễ. Nếu không có sự phối hợp tết sẽ xuất hiện tín hiệu phản xạ, sinh ra sóng đứng; do đó có nhiều đường viền trên ảnh truyền hình. Mạch lọc chắn dải sẽ nén sóng mang phụ và các thành phần phổ của tín hiệu màu gần tần số sóng mang phụ nhằm giảm ảnh hưởng của tín hiệu màu cho đến chất lượng ảnh truyền hình màu. Khi có mạch lọc chắn dải trong kênh chói, dải thông kênh chói thu hẹp. Vì vậy, lúc thu chương trình truyền hình đen trắng phải tìm cách làm cho mạch lọc chắn dải mất tác dụng. Mạch ghim sẽ khôi phục thành phần trung bình của tín hiệu chói (nếu bị mất). Kênh màu: Mạch lọc thông dải chọn lấy tín hiệu màu, tín hiệu đồng bộ màu và nén các thành phần thấp của tín hiệu chói nằm ngoài phổ tần tín hiệu màu. Mạch khuếch đại. sắc UC là bộ khuếch đại cộng hưởng nhằm khuếch đại điện áp tín hiệu sắc Uc tại tần số sóng mang fSC = 3,58 MHz và đưa hai tín hiệu song biên nén tần số mang tới các bộ tách sóng tín hiệu song biên. Bộ tạo sóng mang phụ fSC có nhiệm vụ tạo lại tần số sóng mang phụ. Để tần số tự tạo luôn đồng bộ với phía phát, bộ tạo sóng mang phụ làm việc dưới sự điều khiển của xung đồng bộ màu có tần số sóng mang phụ. Bộ tách sóng tín hiệu sắc có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu song biên thành tín hiệu điều biên, sau đó tách sóng điều biên để lấy tín hiệu UI và UQ. Mạch tách sóng UI nhận tín hiệu song biên và tần số mang màu tự tạo f’SC để đổi tín hiệu song biên thành tín hiệu điều biên. Sau đó tách sóng điều biên để lấy tín hiệu hiệu màu UR-Y hay UI. Do dải tần của UI rộng (0 á1,3) MHz, nên tín hiệu này phải qua dây trễ để tín hiệu chậm lại. Mạch tách sóng UQ nhận tín hiệu song biên và tần số sóng mang tự tạo f’SC đã trễ pha 900, để đổi tín hiệu song biên thành tín hiệu điều biên. Sau đó, tách sóng điều biên để lấy tín hiệu hiệu màu UB-Y hay UQ. Mạch khuếch đại và mạch ma trận: Khối này có nhiệm vụ biến đồi tín hiệu màu UR-Y và UB-Y thành UG-Y sau đó khuếch đại ba tín hiệu màu UR-Y, UG-Y,UB-Y . 2.1.4. Kết luận. Hệ thống NTSC ra đời rất sớm, do đó nó đã được thử thách trong thời gian khá dài, kinh nghiệm tích lũy về hệ thống này khá phong phú. Tuy nhiên vì còn tồn tại nhiều nhược điểm cho nên nó không được sử dụng ở Châu Âu và nơi khác. Ưu điểm chính của hệ thống NTSC là đơn giản, thiết bị mã hoá và giải mã không phức tạp vì vậy giá thành thiết bị thấp hơn so với thiết bị các hệ thống khác. Khuyết điểm chính của hệ thống NTSC là rất rễ bị sai màu khi hệ thống truyền tín hiệu màu lý tưởng và có nhiễu. Sau đây chúng ta xét một số đặc điểm: - Méo gây ra do dải tần tín hiệu mang màu bị hạn chế: vì dải tần tín hiệu mang màu bị hạn chế sinh ra sự nhoè ranh giới giữa các giải màu thuần khiết nằm kề nhau theo chiều ngang, làm cho độ chói bị giảm thấp ở vùng giới hạn giải màu. - Méo gây ra dải tần của hai tín hiệu mang màu khác nhau: Sự sai khác dải tần của UI và UQ dẫn đến sự sai màu ở vùng độ chói biến đổi đột ngột, bởi vì tại đó tốc độ thay đổi UI và UQ không giống nhau, do đó góc pha j thay đổi theo thời gian. Sự sai khác dải tần còn làm thay đổi giới hạn của các vùng trong đồ thị màu. - Nhiễu của tín hiệu chói vào kênh màu: Khi tín hiệu chói có các đột biến hoặc chứa các thành phần tần số cao thì dưới tác dụng của nó, đầu ra của bộ lọc không dải tần số fsc sẽ xuất hiện các dao động tần số mang phụ. Các dao động này được 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 này làm chi tiết ảnh đen - trắng trở nên có màu khi có kích thước thích hợp. - Nhiễu lẫn nhau giữa các tín hiệu mang màu do phát hai biên tần không đối xứng: Khi hai biên tần của thành phần UI không đối xứng thì trong tín hiệu UQ nhận được sau tách sóng có lẫn thành phần UI. Sự lẫn này xảy ra càng nghiêm trọng nếu đặc tuyến tần số máy phát và máy thu bị sai lệch. Những đặc điểm nêu trên là nhược điểm thuộc bản chất của hệ thống NTSC. Những nhược điểm đó tồn tại ngay cả khi hệ thống truyền tín hiệu có thông số là lý tưởng và không có nhiễu. 2.2 Hệ truyền hình SECAM (Sequentiel Couleur A Meorire) Đây là hệ truyền hình màu tuân theo tiêu chuẩn của OIRT (Organisation Intemational Radio ang Télévision - Tổ chức phát thanh và truyền hình quốc tế). Hệ SECAM đã trải qua nhiều phương pháp cải tiến để nâng cao chất lượng truyền hình. Do đó nó có các tên như sau: SECAMI, SECAMII, SECAMIII, SECAMIIIA, SECAMIIIB, SECAMIV và SECAMIIIB - Optimal. Hiện nay nói đến SECAM là ta phải hiểu đây chính là SECAMIIIB - Optimal, nó đã trở thành hệ truyền hình màu chính thức, vì nó có tính trống nhiễu tương đối cao, kém nhạy với méo pha - vi sai, méo biên độ - vi sai. 2.2.1 Đặc điểm của hệ truyền hình màu SECAM Tín hiệu chói (Y): Được truyền ở tất cả các dòng, có hai loại tín hiệu màu D’R và D’B truyền lần lượt theo dòng quét trên hai sóng mang phụ có tần số trung tần f0R và F0B theo phương pháp điều tần. Được tính theo công thức. Y = 0,3R + 0,59G + 0,1 lB Độ rộng dải tần 6MHz. Tín hiệu màu: Hai tín hiệu màu được truyền đi lần lượt theo từng dòng sang phía thu và được biểu thị bằng: DR = 1,9 (R-Y) DB = 1,5 (B-Y) Với độ rộng dải tần của hai tín hiệu hiệu màu đều bằng 1,5 MHz. Chọn hệ số 1,9 cho tín hiệu DR và 1,5 cho tín hiệu DB nhằm giải quyết tính tương hợp giữa truyền hình màu và truyền hình đen trắng. Hai tín hiệu màu DR và DB được điều chế vào hai tần số mang màu phụ: fCR = 4,406 MHz fCB = 4,25 MHz Hai tần số mang màu này phải được chọn sao cho tính chống nhiễu phải được nâng cao. Tần số mang màu phụ, đối với các dòng tín hiệu DR thì tần số mang màu phụ chưa điều chế bằng: fCR= 282 x fH = 282 x 15,625 = 4,40625 MHz. Đối với dòng tín hiệu DB thì tần số mang màu phụ khi chưa điều chế bằng: fCB = 272 x fH = 272 x 15,625 = 4,25 MHz Để tín hiệu DR, DB được quét lần lượt theo từng dòng trên màn hình của máy thu hình đồng bộ với tín hiệu màu phát lần lượt theo từng dòng thì máy phát phải truyền đi tín hiệu đồng bộ màu xung đồng bộ màu được bố trí như sau. Tín hiệu đồng bộ: Xung đồng bộ màu theo dòng, được xắp xếp ở sườn sau xung xoá dòng, có tần số là fCR đối với đường truyền DR và bằng fCB Với đường truyền DB. Xung đồng bộ màu theo mành, trong hệ SECAM mỗi ảnh được chia thành mành lẻ bao gồm các dòng từ 1 á 313 và mành chẵn từ 314 á 625 . Do vậy , tín hiệu đồng bộ màu theo mành được đặt từ mành một từ dòng 7á15 gồm 9 xung (5 xung dương nhận dạng tín hiệu DR và 4 xung âm nhận dạng tín hiệu DB). Phổ tín hiệu: Phổ của tín hiệu màu tổng hợp trong hệ SECAM, (hình 2.8) bao gồm: Tín hiệu chói (Y) và sắc (C). Tín hiệu sắc (C) bao gồm hai tín hiệu, tín hiệu DR điều tần sóng mang fCR và tín hiệu DB điều tần vào sóng mang fcb được hạn chế biên độ thấp so với tín hiệu chói (Y). Hình 2.8 Phổ của tín hiệu màu tổng hợp hệ SECAM 2.2.2 Sơ đồ khối mã hoá màu hệ SECAM Hình 2.9 là sơ đồ khối mã hoá truyền hình màu hệ SECAM. Các màu cơ bản đã sửa méo gam ma được đưa vào mạch ma trận điện trở để tạo ra tín hiệu chói và hai tín hiệu hiệu màu. Các tín hiệu màu được giới hạn dải thông là 1,5 MHz, qua bộ tiền nhấn đưa vào bộ điều chế tần số. Đầu ra của các bộ điều chế lần lượt được chọn cho từng dòng nhờ bộ chuyển mạch được điều khiển bằng tín hiệu xác định, có tần số fH/ 2 = 7812,5 KHz. Tín hiệu UY cũng được làm trễ để bù lại độ trễ của tín hiệu chói. Bộ cộng sẽ phối hợp tín hiệu chói, sóng mang màu điều tần với các biên và tín hiệu đồng bộ để tạo thành tín hiệu tổng hợp UM. Hình 2.9. Sơ đồ mã hoá truyền hình hệ SECAM 2.2.3. Sơ đồ giải mã truyền hình màu hệ SECAM Hình 2.10. Sơ đồ giải mã hệ SECAM Sơ đồ khối quá trình giải mã tín hiệu SECAM được vẽ trên hình 2.10. Tín hiệu tổng hợp được đưa qua bộ trễ và bộ bẫy sóng mang phụ có tác dụng làm suy giảm tại hai tần số 4,25 MHz và 4,4 MHz để thu được tín hiệu chói. Bộ lọc chuông có tác dụng bù lại biên độ và pha, mà bộ lọc hình chuông ngửa (sửa méo tần cao) ở trong phần mã hoá đã gây ra. Sóng mang phụ sau đó được hướng về một dây làm trễ có thời gian truyền lan bằng thời gian quét của một dòng, tức 64ms đối với một hình 625 dòng. Ta biết rằng hệ SECAM có nghĩa là "từng bộ màu sắc có nhớ" và tín hiệu hiệu màu được truyền đi theo từng bộ, chứ không đồng thời cùng một lúc. Dây trễ là một bộ nhớ. Như vậy, nếu sóng mang phụ từ đường làm trễ đó ra mà được biến diện bời DR thì sóng mang phụ trên đầu vào (không qua dây trễ) sẽ được biến diện bới DB và ngược lại. Một bộ đảo mạch điện tử được kích thích một cách tự động bởi các xung của các dòng quay trở lại, sẽ được sử dụng để dẫn lần lượt, xen kẽ vào nhau, đầu vào và đầu ra của dây trễ, tới các bộ phận giải điều chế UR-Y và UB-Y các bộ phận này gồm các bộ hạn chế, bộ tách sóng tỉ lệ, bộ giải tiền nhấn. 2.2.4. Kết luận: Với hệ SECAM dùng phương pháp điều tần tín hiệu làm méo pha nhỏ đi, nhưng do không khử được tần số mang màu phụ nên có hiện tượng nhiễu trên, và khi thu chương trình truyền hình đen trắng, có hiện tượng nhấp nháy ở các dòng kế tiếp nhau tại các vùng bão hoà. 2.3 Hệ truyền hình màu PAL Hệ truyền hình màu PAL là hệ truyền hình màu được cộng hoà liên bang Đức nghiên cứu và được xem là hệ tiêu chuẩn từ năm 1966. Đây là hệ truyền hình đồng thời truyền tín hiệu chói và hai tín hiệu hiệu màu. Hệ truyền hình màu PAL được viết tắt là (Phase Altemative Line - Thay đổi pha theo từng dòng) . 2.3.1 Đặc điểm Tín hiệu chói: Trong hệ truyền hình này tín hiệu chói được tính theo biểu thức: Y = 0,3 R + 0,59G + 0,11B Có độ rộng dải tần là 5 MHz Tín hiệu màu: Hai tín hiệu hiệu màu được truyền đồng thời sang phía thu biểu thị Uv = 0,877 (R - Y) UU = 0,493 (B - Y) Độ rộng dải tần của cả hai tín hiệu này là 1,5 MHz Hai tín hiệu màu UU và Uv có độ rộng dải tần bằng nhau và bằng 1,3 MHz cũng như ở hệ NTSC, hai tín hiệu màu UU và Uv điều chế trên một sóng mang phụ theo phương thức điều chế vuông góc. Nhưng khác với hệ NTSC ở chỗ: Thành phần mang tín hiệu Uv đảo pha (góc pha thay đổi 1800) theo từng dòng quét. Việc đảo pha này xảy ra trong trời gian quét.ngược của dòng. Trong hệ truyền hình PAL tín hiệu đồng bộ màu thực hiện hai nhiệm vụ: + Tự động điều chỉnh tần số và góc pha ban đầu của bộ tạo sóng mang màu phụ máy thu hình sao cho luôn luôn bằng tần số và góc pha ban đầu của sóng mang màu phụ bên phía phát. + Điều khiển chuyển mạch điện tử trong máy thu hình màu đồng bộ với chuyển mạch điện tử ở bên phía phát. Tín hiệu đồng bộ màu: Có tần số bằng tần số mang màu bằng 4.43 MHz, được đặt ở thềm sau của xung xoá dòng gồm từ 8 á 1 chu kỳ. Góc pha ban đầu của tín hiệu đồng bộ màu cũng thay đổi theo từng dòng quét (Hình 2.11.). Hình 2.11. Cách bố trí tín hiệu đồng bộ màu trong hệ PAL Đối với dòng quét mà fC mang tín hiệu Uv không đảo pha thì vec tơ đồng bộ màu tạo với trục (B – Y) một góc bằng 1350. Còn đối với những dòng mà sóng mang màu phụ mang tín hiệu V có đảo pha, thì vec tơ tín hiệu đồng bộ màu tạo với trục (B – Y) một góc pha bằng 2250 hay – 1350 vì vậy pha của xung đồng bộ màu lần lượt theo từng dòng là 1350 và - 1350 tuỳ theo dòng truyền đi có pha của Uv là + 900 hay – 900. Hình 2.12. Pha của tín hiệu đồng bộ dòng n và dòng (n+1) Tín hiệu phổ: phổ của tín hiệu màu tổng hợp (hình 2.13) bao gồm tín hiệu chói (UY) có dải tần từ 0 á 5 MHz và tín hiệu sắc (UC). (Gồm hai tín hiệu UU và UV điều biên tần số fSC, truyền đi toàn dải biên tần dưới và một phần dải biên tần trên. Phổ của tín hiệu màu UU và vạch phổ của tín hiệu màu UV không trùng nhau. Khoảng cách giữa chúng là fH/2. ở phía thu có thể tách riêng tín hiệu Uv và UU trước mạch tách sóng đồng bộ. Hình 2.13. Phổ của tín hiệu màu tổng hợp hệ PAL 2.3.2. Sơ đồ khối bộ mã hoá màu hệ PAL Hình 2.14. vẽ sơ đồ khối đơn giản của một bộ mã hoá tín hiệu màu hệ PAL. Các tín hiệu màu đã sửa méo gamma được đưa vào ma trận điện trở để tạo ra tín hiệu chói và hai tín hiệu màu. Tín hiệu chói được đưa qua dây trễ ( khoảng 0,7ms), sau đó được khuếch đại (điện áp tín hiệu) lên cho đủ lớn để đưa tới bộ cộng tạo tín hiệu màu tổng hợp. Bộ tạo sóng mang màu phụ là bộ dao động tự kích có nhiệm vụ tạo ra tần số fSC = 4,43 MHz. Tần số mang màu phụ cũng được đưa qua hai bộ phận đi pha – 900 và + 900 tới chuyển mạch điện tử1, rồi đưa tới bộ điều biên nén tín hiệu Uv (Để đảo pha tần số mang màu phụ từng dòng). Hình 1.14. Sơ đồ khối bộ mã hoá màu hệ PAL Điều biên nén tín hiệu màu: điều biên nén tín hiệu UU có nhiệm vụ lấy tín hiệu màu UU điều chế vào biên độ tần số mang màu fSC, sau đó nén tần số sóng mang và đưa ra hai biên tần ta có tín hiệu điều biên nén Uum' điều biên nén tín hiệu Uv có nhiệm vụ lấy tín hiệu hiệu màu Uv điều chế vào biên độ của tần số mang màu fSC vơi điều kiện sóng mang màu đảo pha từng dòng, nghĩa là tại dòng thứ n tần số mang màu có góc di pha j = 900 thì dòng thứ ( n+l) tần số mang màu có góc di pha j = - 900. Bộ chuyển mạch điện tử 1 và mạch dịch pha +900 sẽ thực hiện sự đảo pha này. Sau đó nén tần số sóng mang màu phụ và đưa ra hai biên tần trên và dưới ta có tín hiệu điều biên nén Uvm. Bộ cộng Uum, Uvm tạo thành tín hiệu sắc Uc . Các chuyển mạch điện tử được điều khiển bởi bộ tạo xung điều khiển fh/2, nhằm đưa tần số mang màu fSC = 4,4 MHz lật pha từng dòng tới bộ điều biên nén tín hiệu Uv. Tín hiệu đồng bộ màu cũng được tạo ra nhờ một bộ di pha + 1350. pha của tín hiệu UU và tín hiệu đồng bộ màu sẽ được chuyển tại tần số fh/2 = 78/2,5MHz. Tín hiệu Uv được làm trễ để bù thời gian xử lý tín hiệu tại bộ lọc của tín hiệu hiệu màu. Bộ cộng tổng hợp có nhiệm vụ tổng hợp các tín hiệu độ chói Uv, tín hiệu sắc UC, xung đồng bộ dòng, xung đồng bộ mành, xung đồng bộ màu tạo thành tín hiệu tổng hợp màu UM. 2.3.3. Sơ đồ khối bộ giải mã màu hệ PAL Sơ đồ khối quá trình giải mã tín hiệu PAL được vẽ trên hình 2.15. Bộ khuếch đại tín hiệu video tổng hợp UM có nhiệm vụ khuếch đại điện áp tín hiệu UM ở đầu ra bộ khuếch đại UM ta nhận được hai tín hiệu: tín hiệu chói Uv có dải tần từ (0,5) MHz, cùng tín hiệu sắc UC gồm hai thành phần Uvm và UUm là tín hiệu điều biên nén có tần số mang màu phụ 4,43 MHz. Tín hiệu chói sau khi qua bộ lọc chắn dải tại tần số 4,43 MHz có dải tần rộng, nên phải cho qua dây trễ nhằm làm chậm tín hiệu lại, sau đó đi đến bộ khuếch đại tín hiệu chói để khuếch đại và cuối cùng đưa ra mạch ma trận. Bộ khuếch đại tín hiệu sắc là mạch khuếch đại cộng hưởng tại tần số 4,43 MHz với dải thông là 1,5 MHz, để lấy't,ín hiệu sắc Uvm và UUm đồng thời. Bộ phân chia tín hiệu Uvm và UUm bao gồm: bộ trừ tín hiệu Uvm bộ cộng tín hiệu UUm dây trễ 1TH (64ms). Bộ phân chia tín hiệu có nhiệm vụ thu nhận đồng thời tín hiệu sắc Uvm và UUm sau đó phân chia riêng biệt hai tín hiệu này. ở đầu ra của bộ "trừ" ta lấy được hai tín hiệu ± 2Uvm ở đầu ra của bộ "cộng" ta lấy được tín hiệu 2UUm. Bộ tách sóng tín hiệu điều biên nén có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu song biên thành tín hiệu điều biên (hồi phục tần số sóng mang), sau đó tách sóng điều biên. Bộ tách sóng tín hiệu UU: Nhận tín hiệu sóng biên UVm và tần số mang tự tạo fSC = 4,43 MHz với góc j = 0, để đưa ra tín hiệu UR-V. Bộ tách sóng tín hiệu Uv: Nhận tín hiệu song biên UVm và tần số sóng mang tự tạo fSC = 4,43 MHz đảo pha từng dòng nhờ bộ đi pha + 900 và chuyển mạch điện tử (Chuyển mạch điện tử hoạt động đồng bộ với chuyển mạch điện tử bên phía phát với tần số fh/2), do đó đầu ra ta lấy được tín hiệu UR-Y. Mạch ma trận nhận ba tín hiệu: Độ chói UY, U R-Y, UB-Y để tạo ra ba tín hiệu hiệu màu UR-Y, UG-Y Và UB-Y. Hình 2.15. Bộ giải mã màu hệ PAL 2.3.4. Kết luận Hệ thống truyền hình PAl có những đặc điểm sau: Ưu điểm: - Hệ PAL có méo pha nhỏ hơn hẳn so với hệ NTSC - Hệ PAL không có hiện tượng xuyên lẫn màu - Hệ PAL thuận tiện cho việc ghi băng hình hơn hệ NTSC - Máy thu hình hệ PAL phức tạp hơn vì cần có dây trễ 64ms và yêu cầu dây trễ này cần có chất lượng cao - Tính kết hợp hệ truyền hình đen trắng kém hơn hệ NTSC. Tóm lại vấn đề chọn sóng mang phụ và phương pháp điều chế như thế nào để sự xuyên lẫn, sự phá rối nhau giữa tin tức chói và tin tức màu, giảm thiểu tối đa là nguyên nhân tồn tại ba hệ truyền hình màu NTSC, PAL và SECAM, vì cả ba hệ đều đạt mặt này thì mất mặt kia và không có hệ nào đạt kết quả tối ưu.