Truyền hình số

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
PHẦN I - TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TỰ
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Truyền hình là hệ thống biến đổi hình ảnh và âm thanh kèm theo thành tín hiệu điện,
truyền đến máy thu, nơi thực hiện biến đổi tín hiệu nay thành dạng ban đầu và hiển thị lên màn
dưới dạng hình ảnh. Truyền hình dựa trên đặc điểm của mắt người về cảm nhận ánh sáng, để
truyền đi thông tin cần thiết.
Hệ thống truyền hình ra đời và phát triển, đến nay được chia thành:
• Truyền hình tương tự
Truyền hình đen trắng: Ra đời năm 1920 và được xem như hoàn tất vào năm 1945, với
sự ra đời của ông vidicon, dựa trên đặc tính quang trở của chất bán dẫn. Nó bao gồm 3 hệ là:
FCC, OIRT,và CCIT.
Truyền hình màu: Ra đời khi truyền hình đen trắng đã hoàn thiện và sự phát triển của nó
gắn liền với lí thuyết 3 màu. Hệ này bao gồm các hệ là:
Hệ NTSC: Ra đời năm 1950, được hình thành tại Mĩ, có tính tương hợp đầu tiên trên
thế giới. Và đến năm 1954, hệ NTSC được phát trên kênh FCC, có độ rộng dải tần tín hiệu
chói là :4,5Mhz(thực tế là 4,2Mhz).
Hệ PAL: Ra đời năm 1966 ở tây Đức, là hệ được coi như cải tiến từ hệ NTSC và được
phát triển trên kênh CCIT có độ rộng dải tần tín hiệu chói là 5,5Mhz(thực tế là 5,2Mhz).
Hệ SECAM:R a đời năm 1965 ở Pháp, được phát triển trên kênh OIRT có độ rộng dải
tần tín hiệu chói là 6,5Mhz.
Nhận xét:
Truyền hình đen trắng là hệ thống truyền hình trong đó thực hiện phân tích hình ảnh cần
truyền thành các mẫu rời rạc rồi truyền lần lượt các mẫu đó. Thông tin được truyền đi là thông
tin về độ chói của các điểm ảnh, tại đầu thu,sẽ khôi phục lại hình ảnh truyền đi thành một ảnh
đen trắng. Còn truyền hình màu là hệ thống thừa hưởng tất các tính chất của truyền hình đen
trắng và nó chỉ khác ở chỗ truyền hình màu truyền đi các thông tin về màu sắc của ảnh sao cho
phía thu có thể khôi phục được thành ảnh có màu sắc thực tế.
• Truyền hình số:
Phan Văn Khiêm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
Ngày nay do tính ưu việt của truyền hình số nên nó đã thực sự phát triển để thực hiện
các công việc của truyền hình tương tự mà nó khó hoặc không thể thực hiện được trong việc xử
lí tín hiệu và lưu trữ.
1.1.1. Sơ đồ khối của hệ thống truyền hình
Khuếch đại video
Bộ tạo xung quét
ống phát
Bộ tạo Xung đồng bộ
Xử Lí
Bộ điều chế
Khuếch đại
Bộ tạo sóng mang
Bộ tách sóng
video
Bộ khuếch đại
Bộ tạo xung quét
video
đồng bộ
ống hình
AN TEN THU
MÁY THU
An ten phát
Máy phát
CAMERA
AN TEN
PHÁT
Phan Văn Khiêm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình.

Ống camera chiếu ảnh của vật cần truyền lên catốt quang điện của bộ chuyển đổi ảnh –
tín hiệu . Đây là quá trình phân tích ảnh.
Tín hiệu hình được khuếch đại, gia công rồi truyền đi theo kênh thông tin sang phía thu,
ở đó tín hiệu hình được khuếch đại lên đến mức cần thiết rồi đến bộ chuyển đổi tín hiệu -ảnh
nhờ phần tử biến đổi điện-quang. Đây là quá trình tổng hợp ảnh.
Quá trình chuyển đổi tín hiệu -ảnh phải hoàn toàn đồng bộ và đông pha với quá trình
chuyển đổi ảnh-tín hiệu thì mới khôi phục được ảnh đã truyền đi.
Hình ảnh cần truyền thông qua hệ thống thấu kính trong camera, được tạo ảnh lên mặt
bia quang điện. Thông qua hiệu ứhg quang-điện, tín hiệu điện biến thiên theo cường độ sáng
của ảnh tại mỗi điểm trên mặt bia được tạo ra. Chúng được lấy ra lần lượt theo từng dòng từ
trên xuống dưới nhờ bộ tạo xung quét và bộ tạo xung đồng bộ, tạo ra một chuỗi tín hiệu liên tục
bao gồm cả xung đồng bộ gọi là tín hiệu truyền hình. tín hiệu này được xử lí rồi đưa đến máy
phát. Tại đó, tín hiệu truyền hình được đem điều chế vào sóng mang cao tần để có được năng
lượng đủ lớn rồi đem khuếch đại cao tần để có công suất lớn và đưa tới anten phát để bức xạ ra
không trung. Tại máy thu, tín hiệu truyền hình nhận được bởi anten thu được đưa tới bộ tách
sóng để tách tín hiệu này thành hai tín hiệu là tín hiệu video và tín hiệu đồng bộ. Tín hiệu video
được khuếch đại rồi đưa đến ống thu hình(dụng cụ biến đổi điện-quang), còn tín hiệu đồng bộ
được đưa đến bộ tạo xung quét để khống chế quá trình quét tia điện tử trên ống thu sao cho tín
hiệu bên phát phải đồng bộ với bên thu.
1.1.2. Phương pháp quét xen kẽ
Do sự lưu ảnh của mắt, nếu ta truyền 24 ảnh/1giây, khi tái tạo lại hình ảnh người xem sẽ
có cảm giác một hình ảnh chuyển động liên tục. Tuy nhiên với 24 ảnh /1giây ánh sáng vẫn bị
chớp gây khó chịu. Do đó thay vì chiếu 1ảnh trong 1/24giây người ta chiếu ảnh đó làm 2 lần
Phan Văn Khiêm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
mỗi lần 1/48 giây. Đối với truyền hình để đảm bảo chất lượng người ta thường truyền mỗi giây
50 mành(25 ảnh) đối với những nơi sử dụng điện lưới 50 Hz và 60 mành(30ảnh)
Hướng quét dòng
cuối mành1
cuối mành 2

dòng 1, mành 1
dòng 1, mành 2
Quét ngược dòng
Quét thuận dòng
Hướng quét mành
Quét ngược mành
Đối với những nơi sử dụng điện
lưới 60 Hz. Ở đây sử dụng biện pháp
quét xen kẽ đầu tiên truyền các dòng
lẻ (1,3,5...) gọi là mành lẻ sau đó
truyền các dòng chẵn(2,4,6... ) gọi là
mành chẵn. Mỗi mành là một nửa
ảnh, mang một nửa lượng tin tức của
ảnh.
Theo hệ thống truyền hình
OIRT và FCC
Tần số quét mành f
V
= 50Hz,
T
V
= 20ms
Tần số quét dòng f
H
=
15625Hz, T
H
= 64µs
1.2. TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TỰ
1.2.1-Truyền hình đen trắng

1.2.1.1- Phân loại
Như đã nêu ở phần trước, nó gồm 3 loại là: FCC,OIRT, CCIT chúng có sự giống và
khác nhau ở các thông số kĩ thuật, đó là độ rộng dải thông, số dòng quét, trung tần hình, tần số
hình, tần số của các kênh truyền hình .
1.2.1.2-Các vấn đề kĩ thuật
• Tiêu chuẩn quét:
Phan Văn Khiêm
Hình 1..2. Quét xen kẽ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
Truyền hình chỉ truyền đi từng điểm sáng một, từ trái qua phải, từ trên xuống dưới.
Càng có nhiều dòng quét thì càng có nhiều chi tiết nhưng hệ thống sẽ phức tạp và tăng giá
thành. Tuy nhiên, nếu quá ít dòng quét thì ảnh càng kém chất lượng. Từ vấn đề đó, các tiêu
chuẩn đã ra đời để đáp ứng vấn đề chất lượng của hình ảnh .
Tham số/hệ FCC OIRT CCIT
Số dòng quét 525 625 625
Số hình trong 1 giây 30 25 25
Như vậy tần số quét dòng hay số dòng quét trong 1s của FCC là:
F
h
= 525*30 =15750 Hz
và của OIRT, CCIT là:
F
h
= 625*25= 15625 Hz
Tần số quét mành tương ứng của hệ FCC là:
F
v
=30*2= 60 Hz
Và của CCIT,OIRT là:
F

v
=25*2=50 Hz
• Vấn đề đồng bộ
Quá trình quét ảnh, xử lí tín hiệu tại phía phát truyền qua kênh thông tin thu nhận, xử lí
và hiển thị thông tin tại phía thu cần phải được đồng bộ. đồng bộ tất cả các quá trình trên, nhằm
khôi phục lại vị trí các điểm ảnh một cách trung thực. Tín hiệu đồng bộ được tạo ra và truyền đi
trên kênh thông tin cùng với tín hiệu video. Tổng hợp tín hiệu video với tín hiệu đồng bộ được
gọi là tín hiệu truyền hình .
Dòng2
Xung đồng bộ ngang
Dòng5
Dòng4
Dòng6
Bán ảnh lẻ
Dòng1
Dòng3
Bán ảnh chẵn
Xung đồng bộ mành
Tín hiệu đồng bộ được dùng để khống chế bộ quét của máy thu hình, điều khiển tia điện
tử trong ống thu làm việc đồng bộ và đồng pha với phía phát. Để thực hiện điều này, người ta
Phan Văn Khiêm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
đặt các xung âm nằm phía dưới tin tức sáng tối. Mỗi khi tia điện tử trong ống hình quét hết một
dòng lại xuất hiện một xung âm, gọi là xung đồng bộ dòng. Còn khi đã quét tới đáy màn ảnh,
lại xuất hiện một xung âm có bề rộng lớn hơn xung đồng bộ dòng, gọi là xung đồng bộ mành.
Hình 1.3. Tín hiệu hình
• Vấn đề giải tần video và âm thanh:
Theo tính toán, thì ứng với mỗi một tiêu chuẩn có một dải tần video riêng biệt ; FCC:
6Mhz, CCIT:5Mhz, OIRT: 4,2Mhz.
Đối với tín hiệu là âm thanh thì đầu tiên tín hiệu audio được điều tần FM với sóng mang

phụ 4,5Mhz(FCC) hoặc 6,5Mhz(OIRT); 5,5Mhz (CCIT). Sóng FM này nằm ngoài dải tần
video . Do đó, tin tức âm thanh có thể nhập chung với tín hiệu video để truyền đi trên cùng một
đường mà không bị lẫn tín hiệu .
• Nguyên tắc kĩ thuật phát sóng truyền hình đen trắng
Bộ chuyển đổi ảnh tín hiêụ
Bộ khuếch
đại và gia công tín hiệu
Bộ khuếch đại
tín hiệu
Bộ chuyển đổi tín hiệu ảnh
Kênh thông tin
Bộ tạo xung đồng bộ
Bộ tách xung đồng bộ
ống kính
Hình 1.3 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình
đen trắng
vật
ảnh
Phan Văn Khiêm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
• Nguyên lí phát sóng truyền hình đen trắng
tín hiệu âm thanh
FM
OSCfi
+
AM
OSCfo
đồng bộ mành- dòng
Ey
Khuếch đại

tín hiệu đen trắng
Trong 3 tin tin tức đầu là tín hiệu đồng bộ mành, đồng bộ dòng, và tin tức đen trắng
được phân biệt bằng cách: tin tức đen trắng nằm phía dưới mức 0, còn hai tin tức còn lại, nằm
phía dưới. Và dải tần tín hiệu đen trắng là từ : 0 đến f
’
i
.
Tin tức thứ 4, âm thanh được điều tần FM với sóng mang f
i
lớn hơn f
’
i
. Sau đó, nó được
nhập chung với ba tin tức kia.
Như vậy, tất cả 4 tin tức nói trên nằm chung trong một tín hiệu, gọi là tín hiệu hình đen
trắng(trong 4 tin tức, thì tin tức âm thanh được phân biệt với 3 tin tức kia bằng tần số, và tín
hiệu hình đen trắng được đưa vào mạch điều biên (AM) với sóng mang f
o
. Trong đó, chỉ truyền
đi dải biên tần cao. Do đó, tin tức sáng tối chỉ chiếm dải tần f
o
đến f
i
’
và tín hiệu tiếng thì ở tại
tần số f
o
+f
i
(Mhz).

1.3. PHỔ CỦA TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH
Xác định phổ của tín hiệu truyền hình là xác định thành phần xoay chiều của tín hiệu,
ứng với các chi tiết lớn của ảnh là các thành phần tần số thấp, ứng với các chi tiết nhỏ của ảnh
Phan Văn Khiêm
Hình 1.4. Sơ đồ khối phát truyền hình đen trắng
Hình 1.4 sơ đồ khối phát truyền hình đen trắng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
là các thành phần tần số cao của phổ tần tín hiệu truyền hình. Thành phần thấp nhất của tín hiệu
hình được xác định bằng tần số quét mành. Còn giới hạn trên được xác định bằng các thành
phần tần số cao của tín hiệu truyền hình tương ứng với các chi nhỏ nhất của hình ảnh cần
truyền đi.
Hệ thống truyền hình chỉ có thể khôi phục lại được ảnh với các chi tiết xấp xỉ phần tử
ảnh. Kích thước này được xác định bằng các ô vuông mà mỗi cạnh bằng độ rộng của mỗi dòng
quét. Vì vậy, số dòng quét càng lớn, kích thước phần tử ảnh càng nhỏ, ảnh càng rõ nét.
Tần số cao nhất của phổ tín hiệu hình phụ thuộc vào số dòng quét. Để có độ rõ càng cao
thì số dòng quét càng lớn, kéo theo độ rộng dải tần tín hiệu video tăng lên. Sử dụng phương
pháp quét xen kẽ sẽ giảm được giải tần tín hiệu.
Ví dụ:
Nếu sử dụng quét 625 dòng với tỉ lệ khuôn hình 4/3 và số ảnh truyền đi trong 1s là 25
thì số điểm ảnh nhiều nhất cần phải truyền đi là:
625*4/3 =833 phần tử ảnh trong một dòng và
625*833*25=13.10
6
phần tử ảnh trong một giây. Vậy f
max
=13Mhz.
Nếu quét xen kẽ, thực tế này đã làm tần số mành tăng lên gấp đôi(50 mành), điều đó có
nghĩa là làm giảm tần số tín hiệu xuống còn một nửa.
Phổ của tín hiệu hình được vẽ dưới đây:
Nó bao gồm các hài của tần số mành và các nhóm phổ quanh hài của tần số dòng, với

hài càng cao thì biên độ càng bé. Và đặc điểm của nó là : Giữa các hài tần số dòng tồn tại các
khoảng cách. Nó được lợi dụng để truyền các tín hiệu khác như tín hiệu màu, và các thông tin
phụ khác.
A
f
f
V
2f
V
nf
V
Hình 1.5 Phổ tín hiệu hình
f
H
f
H
-f
V
f
H
+f
V
f
H
+nf
V
2f
H
Biên độ
Phan Văn Khiêm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
1.4. TRUYỀN HÌNH MÀU
1.4.1- Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu
Camera
Hiệu chỉnh gamma
Mạch ma trận
Bộ điều chế
Mạch cộng
Bộ chọn tín hiệu
Bộ tách sóng màu
Mạch ma trận
E
R
E
G
E
B
E
'
R
E
'
G
E
'
B
U
'
Y
S

1
S
2
E
C
E
M
=E
'
Y
+ E
C
E
'
Y
Từ bộ tách sóng hình
S
1
S
2
ống thu
E
'
R
E
'
B
E
'
G

Truyền hình màu được phát triển nhờ kĩ thuật 3 màu. Trong đó, mọi hình ảnh đều có thể
phân tích và tổng hợp từ các màu cơ bản. Hình ảnh màu có thể coi là do nhiều hình ảnh đơn sắc
hợp lại. Mỗi hình ảnh đơn sắc là một mẫu của truyền hình màu. Vì vậy, hình ảnh màu có chứa
nhiều thông tin hơn hình ảnh đơn sắc.
Phan Văn Khiêm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
Hình 1.6 sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình màu.
1.4.2. Lí thuyết ba màu
a) Thị giác màu
Thực nghiệm đã xác định rằng: Có thể nhận được hầu như tất cả các màu sắc tồn tại
trong thiên nhiên bằng cách trộn ba chùm ánh sáng màu đỏ, màu lục, và màu lam theo các tỉ lệ
xác định. Từ đó cho ra các thuyết khác nhau về cơ chế cảm nhận của mắt người, đó là thuyết ba
thành phần cảm thụ màu.
Theo thuyết này thì:
- Trên võng mạc tồn tại ba loại phần tử nhạy cảm với ánh sáng là các tế bào hình chóp.
Các tế bào này có phản ứng khác nhau đối với ánh sáng có bước sóng khác nhau. Do đặc điểm
của ba loại tế bào này nên bất kì màu sắc nào cũng có thể được tổng hợp lên từ ba màu cơ bản.
- Sự cảm thụ màu được quyết định bởi mức độ kích thích của các tế bao hình chóp. Giá
trị tổng năng lượng kích thích của cả ba tế bào cho ta cảm giác về độ sáng, còn tỉ lệ giữa chúng
cho ta cảm giác về tính màu.
- Giữa độ nhạy của mắt người với bước sóng ánh sáng kích thích đối với từng loại tế
bào hình chóp co mối quan hệ, nó được chứng minh bằng nhiều thực nghiệm và nó được thể
hiện trên đặc tuyến dưới đây:
Cảm nhận
Hình 1.7. Đặc tuyến phổ nhạy của mắt và đặt tuyến phổ nhạy
Phan Văn Khiêm
0,8
0,6
0,4
0,2

0
V
G
V
R
V
B
400 450 500 550 600 650 Bước sóng (nm)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
của tế bào hình chóp
- Các tế bào hình chóp nhạy cảm ứng với ba màu cơ bản. Các đặc tuyến
V
B
(λ),V
G
(λ),V
R
(λ) không có ranh giới rõ ràng, có đoạn gối lên nhau. Do đó, khi
có một bức xạ đơn sắc tác động vào mắt, thì không phải chỉ có một loại mà có
hai hoặc 3 loại đồng thời bị kích thích để tạo ra dòng điện tín hiệu. Giá trị cường
độ tín hiệu không đều nhau trong các loại tế bào, tạo nên các cảm giác màu khác
nhau trong thần kinh thị giác.
b) Các màu cơ bản và phụ màu
Thực nghiệm đã chứng minh rằng: Không phải tồn tại một nhóm màu cơ bản mà có thể
chọn ba màu bất kì để làm ba màu cơ bản. Tổ hợp ba màu được gọi là ba màu cơ bản khi chúng
thoả mãn yêu cầu: B màu đó phải độc lập tuyến tính. Nghĩa là, trôn hai màu bất kì trong ba màu
đó trong điều kiện bất kì, đều không tạo ra màu khác.
Màu phụ là màu mà khi trộn với màu cơ bản, nó tạo thành màu trắng.
Tổ hợp ba màu được sử dụng trong truyền hình, thoả mãn và đáp ứng được yêu cầu
thực tế là: Hệ so màu R,G,B.

Màu đỏ (Red), có bước sóng λ
R
=700 nm, Phụ màu là màu lơ.
Màu lục(Green), có bước sóng λ
B
=546,8nm, phụ màu là màu mận chín.
Màu lam(Blue), có bước sóng λ
B
=435,8nm, phụ màu là màu vàng.
c) Phương pháp trộn màu không gian
Khi các tia sáng tác động vào mắt mà các tia không rơi vào cùng một điểm trong mắt,
giả sử các điểm được rọi nằm gần nhau, thì mắt cũng có khả năng tổng hợp được các kích
thích để tạo ra các màu mới. Đó là hiện tượng cộng không gian các màu sắc. Màu mà mắt cảm
thụ được phụ thuộc vào tỉ lệ diện tích và cương độ sáng của các điểm hoặc dải của các màu cơ
bản. Đây là phương pháp được sử dụng trong truyền hình.
d) Các định luật trộn màu cơ bản
• Định luật 1: Bất kì một màu sác nào cũng co thể được tạo bằng cách trộn ba màu cơ
bản độc lập tuyến tính với nhau.
• Định luật 2: Sự biến thiên liên tục của các bức xạ có thể tạo lên màu khác.
Phan Văn Khiêm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
• Định luật 3: Màu sắc tổng hợp của các bức xạ không phải được xác định bởi đặc
tuyến phổ của bức xạ được trộn mà được xác định bởi màu sắc thành phần của các bức xạ đó.
1.4.3. Tín hiệu truyền hình màu
Cần chọn tín hiệu mang màu sao cho: Khi cho phát ảnh đen trắng thì tín hiệu mang màu
triệt tiêu, chỉ còn tín hiệu chói E
Y
. Ngoài ra tín hiệu mang màu không tăng biên độ khi tăng độ
chói của ảnh. Nghĩa là tín hiệu mang màu không mang tin tức về độ chói. Các tín hiệu mang
màu được truyền đi là các tín hiệu hiệu màu: R-Y, B-Y,còn G-Y sẽ được suy ra từ R-Y, B-Y,

theo biểu thức:
G-Y=0,509(R-Y)+ 0,194(B-Y)
1.4.4. Ghép phổ của tín hiệu mang màu vào tín hiệu chói
Tín hiệu mang màu đem đi điều chế vào một dao động có tần số sang mang phụ f
sc
, sao
cho tín hiệu đã điều chế có các vạch phổ nằm đúng vào vùng khe hở của tín hiệu chói thì tín
hiệu mang màu có thể phát đi cùng với tín hiệu chói trong cùng một dải tần số.
F
sc
=(n-1/2) f
h
f
h
là tần số dòng
Việc ghép phổ tín hiệu như vậy có thể tiết kiệm được giải thông của hệ thống truyền
hình, nhưng tần số sóng mang phụ phải thoả mãn:
+ Ở miền tần số cao của phổ tín hiệu chói: Vì tần số sóng mang phụ càng cao thì kích
thước chi tiết ảnh nhiễu do nó sinh ra trên ảnh truyền hình đen trắng càng nhỏ.
+ Phải nhỏ hơn tần số cao nhất của phổ tín hiệu chói.
Sau đây là đặc tuyến phổ – tần số tín hiệu chói và tín hiệu màu
f
h
(n-1)f
h
nf
h
F
sc
=(n-1/2) fh

Biên độ
f
Biên độ
f
Phan Văn Khiêm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ

Hình 1.8: Phổ của tín hiệu chói và tín hiệu màu cao tần
1.5. CÁC HỆ TRUYỀN HÌNH MÀU
Vấn đề lựa chọn sóng mang phụ và phương pháp điều chế như thế nào để sự xuyên lẫn,
sự phá rối lẫn nhau giữa tin tức chói và tin tức màu giảm thiểu tối đa là nguyên nhân tồn tại các
hệ truyền hình màu NTSC, PAL, SECAM. Cả ba hệ truyền hình này: Nếu đạt được mặt này
thì lại mất mặt kia và không một hệ truyền hình chiếm ưu thế tuyệt đối.
Về cơ bản tín hiệu truyền hình của cả ba hệ thống truyền hình này đều phải có đủ 7
thông tin :
• Tín hiệu đồng bộ
• Tín hiệu tiếng
• Đồng bộ mành
• Đồng bộ dòng
• Đồng bộ màu
• Tín hiệu hiệu màu R-Y đã được xử lí
• Tín hiệu hiệu màu B-Y đã được xử lí
1.5.1. Hệ truyền hình màu NTSC
1.5.1.1. Sơ đồ khối phía phát
Phan Văn Khiêm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
.
ảnh màu cần truyền đi
Mạch ma trận
Khuếch đại E

Y
Mạch tạo mã màu :
Dùng một sóng mang phụ 3,58MHz điều biên nén và vuông góc để mang hai tín hiệu E
I
và E
Q
rồi tổ hợp lại thành tín hiệu màu c
Tín hiệu chói E
Y

E
R
E
G
E
B
E
I
E
Q
Điều biên AM
Máy phát sóng mang hình ảnh f
A
Máy phát sóng mang âm thanh f
T
điều tần
E
Y
U
MHz

f
4,2
0
C
C
Đem tín hiệu màu C lồng vào phổ tần của tín hiệu chói E
Y
Y
f
A
= f
T
- 4,5MHz
Tín hiệu audio đến
3,58
Phan Văn Khiêm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
Hình 1.8. Sơ đồ khối phía phát NTSC.
a. Tín hiệu màu E
I
, E
Q
Tín hiệu chói được tạo ra từ 3 tín hiệu màu cơ bản và được phát đi trong toàn dải tần
của hệ thống truyền hình đen trắng:
E
'
Y
= 0,3E
'
R

+0,59E
'
G
+0,11E
'
B
với E
'
Y
, E
'
R
, E
'
G
, E
'
B
: là tín hiệu chói và 3 tín hiệu màu sau hiệu chỉnh gamma tần số
cao nhất của tín hiệu chói là 4,2MHz và 2 tín hiệu hiệu màu được truyền kèm theo là E
R
- E
Y
và
E
G
- E
Y
. Để có thể đan giữa 2 tín hiệu hiệu màu và chói ,các tín hiệu hiệu màu được dịch phổ về
phía trên bằng cách điều chế vuông góc với tần số sóng mang phụ, cho phép 1 sóng mang có

thể mang 2 tin tức độc lập là tín hiệu hiệu màu E
R
- E
Y
và E
G
- E
Y
, để có thể chèn vào tín hiệu
chói cần phải nén tín hiệu hiệu màu E
R
- E
Y
và E
G
- E
Y
với hệ số tương ứng là 0,877 và 0,493.
Nếu gửi trực tiếp 2 tín hiệu hiệu màu là E
R
- E
Y
và E
G
- E
Y
thì mỗi tín hiệu phải có dải phổ là
(0÷1,5)MHz ,nhưng nếu quay pha 2 tín hiệu này đi 33
0
thành 2 tín hiệu E

I
và E
Q
thì E
Q
chỉ còn
0,5 MHz còn E
I
vẫn chiếm (0÷1,5)MHz. Với cách này giảm được sự phá rối của tín hiệu sắc
vào tín hiệu chói.
B -Y
R -Y
Q
Phan Văn Khiêm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
I
33
0
E
I
=0,877E
R-Y
cos33
0
- 0,493E
B-Y
sin33
0
E
Q

=0,877E
R-Y
sin33
0
- 0,493E
B-Y
cos33
0
E
I
=0,74E
R-Y
-0,27E
B-Y
E
Q
=0,48E
R-Y
-0,41E
B-Y
Hình 1.10. Quan hệ giữa trục I, Q và (R-y), (G - y)
b. Tín hiệu mang màu
Tín hiệu mang màu E
C
mang 2 tin tức màu là E
'
I
và E
'
Q

(sau hiệu chỉnh gamma ) với E
'
I
điều chế dao động cosin, E
'
Q
điều chế dao động sin
Tạo sóng mang phụ
Điều biên cân bằng I
Dịch pha 90
0
Điều biên cân bằng II
+
U
'
I
U
'
Q
E
a
E
b
E
c
Hình 1.11. Điều chế vuông góc NTSC
E
a
= E
'

I
cos(ω
SC
t + 33
0
)
E
b
= E
'
Q
sin(ω
SC
t + 33
0
)
hai tín hiệu được cộng tuyến tính tại
mạch cộng, tín hiệu ra E
c
sẽ mang toàn
bộ tin tức về tính màu
E
c
= E
a
+ E
b
= E
'
I

cos(ω
SC
t + 33
0
) +
+ E
'
Q
sin(ω
SC
t + 33
0
)
= A sin(ω
SC
t + ϕ )
với A=( E
'
I
2
+E
'
Q
2
)
1/2
ϕ = arctg(E
'
I
/ E

'
Q
) + 33
0
Để nhiễu của tín hiệu mang màu cao tần đối với kênh tín hiệu chói ít nhất cần chọn tần
số mang màu f
SC
= (2n + 1)f
H
/2 thì phổ của tín hiệu màu sau điều chế sẽ xen kẽ với phổ của tín
Phan Văn Khiêm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
hiệu chói. Để tránh can nhiễu vào tín hiệu chói ,hiệu giữa trung tần tiếng và sóng mang màu
cũng phải bằng một số lẻ lần nửa tần số dòng. Vậy trung tần tiếng f
ttt
= nf
H

Trung tần tiếng của hệ FCC được xác định bằng 4,5MHz. Với hệ NTSC tiêu chuẩn (z=
525 dòng) chọn n=286
Tần số dòng f
H
(NTSC) =(4,5.10
6
)/286 =15734,264Hz
Tần số mành f
V
=2f
H
/z = 59,94 Hz

Tần số sóng mang f
SC
= (2n + 1)f
H
/ 2 = 3,579545MHz = 3,58MHz
Với tần số mang phụ như vậy, pha của dao động đổi 180
0
khi chuyển từ dòng này sang
dòng khác .Nếu cách dòng thì các dòng 1,5,9,13...có pha trùng nhau và ngược pha với các dòng
3,7,11,15... các dòng thuộc mành chẵn có pha ngược với các dòng lẻ tương ứng 1,3,5.... Như
vậy sau 2 ảnh đầy đủ (4 lần quét mành) thì ảnh trở lại như cũ, nghĩa là tần số lặp lại của nhiễu
là 50/ 4 =12,5Hz vì tần số lặp lại nhỏ nên có hiện tượng nhấp nháy ở mức độ nhất định
c.Tín hiệu đồng bộ màu
Tín hiệu đồng bộ màu là 1 chuỗi xung gồm 8 ÷10 chu kỳ có tần số đúng bằng tần số
mang màu f
SC
= 3,58MHz được đặt sườn phía sau xung xoá dòng. Từ những chuỗi xung đồng
bộ màu này người ta sẽ tạo ra tín hiệu E
0
liên tục từ bộ so sánh pha để tự động điều chỉnh pha
và tần số của bộ dao động tần số f
SC
ở trong máy thu. Tín hiệu đồng bộ màu được đặt ở thềm
sau xung quét dòng nên không ảnh hưởng đến việc đồng bộ mạch quét dòng trong máy thu
hình. Dải tần tín hiệu chói từ (0 ÷4,2)MHz, tín hiệu hiệu màu E
Q
từ (3 ÷ 4,2) MHz, E
I
từ (2,3
÷4,3)MHz và bị nén một phần biên tần trên

Phan Văn Khiêm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
1.5.1.2. Tạo mã và giải mã màu hệ NTSC
a. Tạo mã màu hệ NTSC
- Mạch ma trận nhận các tín hiệu điện áp màu E
R
, E
G
, E
B
tạo ra tín hiệu chói E
Y
và 2 tín
hiệu hiệu màu E
I
, E
Q

+Tín hiệu chói E
Y
(0÷4,2)MHz qua dây trễ làm chậm tín hiệu đưa đến bộ khuếch đại E
Y
để khuếch đại đủ lớn cấp cấp cho bộ cộng
+Tín hiệu E
I
(0÷1,5)MHz qua mạch lọc thông thấp (0÷1,3)MHz sau đó qua dây trễ đưa
đến bộ khuếch đại E
I
để khuếch đại đủ lớn
+Tín hiệu E

Q
(0÷0,5)MHz qua mạch lọc (0÷0,6)MHz đưa thẳng tới bộ khuếch đại E
Q

-Bộ tạo sóng mang phụ tạo ra tần số f
SC
= 3,58MHz đưa đến bộ điều biên nén 1 để điều
biên nén tín hiệu E
I
vào f
SC
, đồng thời f
SC
được trễ pha 90
0
đưa đến bộ điều biên nén 2 để điều
biên nén tín hiệu E
Q
vào f
SC
để tạo ra 2 dải biên tần trên và biên tần dưới.
+Tạo xung đồng bộ dòng, mành, màu đua đến bộ cộng để tổng hợp tín hiệu chói E
Y
và
tín hiệu sắc tạo thành tín hiệu màu tổng hợp E
M
.
b. Giải mã màu hệ NTSC
-Tín hiệu màu tổng hợp E
M

đưa đến khối khuếch đại để khuếch đại và tách ra 2 tín hiệu
(tín hiệu chói và tín hiệu sắc ).
Phan Văn Khiêm
EE
Khuếch đại
E
Y
Dây trễ
Mạch ma
trận
E
E
E
+
Điều biên nén
1
Khuếch đại
E
I
Dây trễ
Lọc thông thấp
(0÷1,3MHz)
E
E
Điều biên nén
2
Khuếch đại
E
Q
Lọc thông thấp

(0÷0,6MHz)
Trễ pha 90
Tạo sóng mang phụ f
=3,58MHz
Tạo xung đồng bộ
màu
Tạo xung đồng bộ dòng,
mành
Hình 1.12. Sơ đồ khối bộ tạo mã màu hệ NTSC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
+Tín hiệu chói E
Y
qua dây trễ (2 đầu dây trễ cần phối hợp trở kháng để tránh hiện tượng
sóng dừng) có dải tần 4,2MHz và trễ (0,3÷0,7)µs. Tín hiệu qua mạch lọc chắn dải để nén sóng
mang và các thành phần phổ của tín hiệu màu (gần f
SC
) nhằm giảm ảnh hưởng chất lượng ảnh,
nếu mất E
Y
khôi phục bằng mạch ghim.
+Tín hiệu sắc E
C
qua mạch lọc thông dải để lấy tín hiệu màu và xung đồng bộ màu. Tín
hiệu sắc E
C
đưa đến bộ khuếch đại sắc E
C
để khuếch đại tại tần số 3,58MHz sau đó đưa tín hiệu
song biên và sóng mang phụ f
'

SC
đến bộ tách sóng lấy ra tín hiệu màu E
I
, tín hiệu E
I
cho qua
mạch lọc dải (0÷1,3)MHz rồi đưa đến dây trễ. Tín hiệu song biên và sóng mang phụ f
'
SC
trễ 90
0
đưa đến bộ tách sóng lấy ra tín hiệu E
Q
cho qua mạch lọc dải (0÷0,6)MHz
- Mạch khuếch đại và mạch ma trận tạo ra tín hiệu E
G -Y
, E
R -Y
, E
B -Y
nhờ mạch ma trận
G-Y, sau đó đưa các tín hiệu E
Y
, E
G -Y
, E
R -Y
, E
B -Y
đến mạch ma trận RGB tạo ra các tín hiệu E

G
,
E
R
, E
B
các tín hiệu này được khuếch đại và đưa đến đèn hình.


1.5.1.3. Đặc điểm của hệ truyền hình màu NTSC
- Ưu điểm: đơn giản, thiết bị mã hoá và giải mã không phức tạp, giá thành thiết bị thấp
hơn các hệ thống khác
- Nhược điểm:
Phan Văn Khiêm


Mạch
khuếch đại
và mạch ma
trận
Lọc chắn dải
3,58MHz
Dây trễKhuếch đại
-EEE
Dây trễLọc dải
(0÷1,3)MHz
Tách sóng EKhuếch đại sắc
E
C

Lọc thông dải
-E
E
Lọc dải
(0÷0,6)MHz
Tách sóng ETách xung đồng
bộ màu
-E
Tạo sóng mang
phụ f
'
SC
Khối quét dòngTrễ pha 90
Khối quét mành
Hình 1.13. Sơ đồ chức năng bộ giải mã màu hệ NTSC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
+ Rất dễ bị sai màu khi hệ thống truyền tín hiệu màu không lý tưởng và có nhiễu, rất
nhạy cảm với méo pha và méo biên độ.
+ Dải tần của 2 tín hiệu mang màu bị hạn chế và khác nhau gây ra méo
+ Nhiễu của tín hiệu chói vào kênh màu
+ Các tín hiệu mang màu do phát hai biên không đối xứng gây ra nhiễu
1.5.2. Hệ truyền hình màu PAL.
1.5.2.1. Sơ đồ khối phía phát
.
ảnh màu cần truyền đi
Mạch ma trận
Khuếch đại E
Y
Mạch tạo mã màu :
Dùng một sóng mang phụ 4,43MHz điều biên nén và vuông góc để mang hai tín hiệu E

V
và E
U
trong đó riêng E
V
cứ liên tục đảo pha theo dòng
Tín hiệu chói E
Y

E
R
E
G
E
B
E
V
E
U
Điều biên AM
Máy phát sóng mang hình ảnh f
A
Máy phát sóng mang âm thanh f
T
điều tần
E
Y
U
MHz
Phan Văn Khiêm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
f
6
0
C
C
Đem tín hiệu màu c lồng vào phổ tần của tín hiệu chói E
Y
Y
f
T
= f
A
+ 6,5MHz
Tín hiệu audio đến
4,43
a. Tín hiệu màu E
V
, E
U

Tín hiệu chói của hệ PAL cũng được xác định từ 3 màu cơ bản:
E
'
Y
= 0,3E
'
R
+0,59E
'

G
+0,11E
'
B
E
'
Y
, E
'
R
, E
'
G
, E
'
B
: là tín hiệu chói và 3 tín hiệu màu sau hiệu chỉnh gamma. Hệ PAL nén 2
tín hiệu hiệu màu E
R
-E
Y
, E
B
-E
Y
với hệ số tương ứng 0,877 và 0,493
E
V
=0,877(E
R

-E
Y
)=0,615E
R
-0,515E
G
-0,100E
B
E
U
=0,493(E
B
-E
Y
)=-0,147E
R
-0,2939E
G
+0,437E
B
hai tín hiệu hiệu màu E
V
, E
U
có dải tần bằng 1,3MHz được điều chế vuông góc và sóng
mang mang tín hiệu E
V
được đảo pha theo từng dòng quét.
b. Tín hiệu mang màu
Phan Văn Khiêm

Hình 1.14. Sơ đồ khối phía phát hệ Pal
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ

Tín hiệu màu: E
C
= E
V
+ E
U
= ± E
0V
cosω
SC
t + E
0U
sinω
SC
t =E
0C
sin(ω
SC
t+ϕ)
E
0C
=(E
2
V
+E
2
U

)
1/2
ϕ=arctg(E
V
/E
U
)
việc đảo pha nhằm giảm ảnh hưởng của méo pha tín hiệu màu đến chất lượng ảnh màu
khôi phục.
Hệ PAL cho rằng cứ 2 dòng kẻ liền kề nhau thì hình ảnh và màu sắc coi như là một để
lấy màu 2 dòng liên tiếp cộng lại và coi đó là màu một dòng.
Giả sử tại một dòng nào đó đài phát phát đi vectơ màu là
OM1

với góc pha là α, tại
máy thu nhận được tín hiệu màu là
OM'1
sớm pha hơn, dòng tiếp theo đài phát phát tín hiệu
màu giả
2OM
(-E
V
,+E
U
), máy thu nhận được tín hiệu
2'OM
, sau đó đảo pha tín hiệu
2'OM

thành

2
"OM
cộng hai tín hiệu màu
1
'OM
với
2
"OM

theo qui tắc cộng vectơ:
1
'OM
+
2
"OM

=
OM
,
OM
lớn dùng chiết áp giảm xuống sẽ được màu của một dòng.
Hình 1.16: Đồ thị giải thích nguyên lí sửa méo pha
của hệ PAL
2E
V
E
V
+2E
U
-2E

V
M
M
"
2
Phan Văn Khiêm
E
Điều biên cân
bằng E
V
Chuyển mạch điện tử
E
90
90
0
/270
Tách sóng
mang phụ f
E
Trigơ
C
Dịch pha 180
0
Dịch pha 90
E
E
Điều biên cân
bằng E
V
Hình 1.15. Bộ điều chế vuông góc hệ PAL

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
M
'
1
M
'
2
M
2
α
Để giảm nhiễu trên ảnh đen trắng, tần số sóng mang phụ:
f
SC
=(2n - 0,5)f
H
/2
Để tiếp tục giảm nhiễu, xê dịch thêm ảnh nhiễu một lượng ∆f:
f
SC
=(2n - 0,5)f
H
/2 ± ∆f
Để can nhiễu tín hiệu chói lọt vào kênh màu của máy thu nhỏ nhất và luôn di động trên
màn hình ∆f =mf
v
/2(m nguyên dương).
Hệ PAL chọn ∆f = f
V
/2
f

SC
=(2n - 0,5)f
H
/2 + f
V
/2
Hệ PAL với z=625 dòng chọn n=284, f
H
=15625Hz, f
V
=50Hz
Tần số sóng mang phụ:
f
SC
=(2n - 0,5)f
H
/2 + f
V
/2 =4,433361875MHz ≈ 4,43MHz
c. Tín hiệu đồng bộ màu
Tín hiệu đồng bộ màu là chuỗi xung gồm 8 đến 10 chu kỳ, có tần số đúng bằng tần số
mang màu f
SC
được đặt ở sườn phía sau của các xung xoá dòng.
Pha ban đầu của tín hiệu đồng bộ màu của hệ PAL luôn thay đổi theo từng dòng, với các
dòng quét mà sóng mang phụ mang tín hiệu E
U
không đảo pha, với các dòng quét mà sóng
mang phụ mang tín hiệu E
V

đảo pha.
Phan Văn Khiêm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
Tín hiệu chói E
Y
có dải tần (0÷5)MHz, hai tín hiệu E
V
,

eu điều biên vào tần số f
SC
,
truyền đi toàn dải biên tần dưới và một phần dải biên tần trên. Phổ của E
V
,

E
U
không trùng
nhau, cách nhau f
H
/2.
1.5.2.2. Tạo mã và giải mã màu hệ PAL
a. Tạo mã 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 hiệu màu
Ma trận
Khuếch đại E
V
(0÷1,5)MHz

Dây trễ
Khuếch đại E
Y
Điều biên nén E
V
Khuếch đại E
U
(0÷1,5)MHz
Điều biên nén E
U
+
+
Tạo sóng mang màu f
SC
=4,43MHz
+90
0
-90
0
+135
0
-135
0
Tạo xung đồng bộ màu
CMĐT1
CMĐT2
E
R
E
G

E
B
E
Y
E
V
Phan Văn Khiêm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH SỐ
E
U
E
Y
E
C
E
M
Xung đồng bộ dòng, mành
Xung điều khiển f
H
/2
Xung điều khiển f
H
/2
Xung điều khiển f
H
/2
Hình 1.17. Sơ đồ khối bộ mã hoá tín hiệu PAL

.Tín hiệu chói E
Y
được cho qua dây trễ 0,7µs để tín hiệu qua đó bị chậm lại để E
Y
và Ec
đến bộ cộng tổng hợp cùng lúc.
Bộ tạo sóng mang màu tạo ra tần số f
SC
=4,43MHz được đưa qua 2 bộ di pha -90
0
và
+90
0
tới chuyển mạch điện tử 1, rồi đưa tới bộ điều biên nén E
V
để đảo pha từng dòng.
ĐIều biên nén tín hiệu E
U
lấy tín hiệu hiệu màu E
U
điều chế vào biên độ của tần số
mang màu f
SC
. ĐIều biên nén tín hiệu E
V
lấy tín hiệu hiệu màu E
V
điều chế vào biên độ của tần
số mang màu f

SC
với f
SC
được đảo pha từng dòng
Phan Văn Khiêm