Kỹ thuật xây dựng chương trình truyền hình trực tiếp

Phần I: tổng quan về kỹ thuật truyền hình
Chơng I. Tổng quan về kỹ thuật truyền hình tơng tự
Truyền hình đen trắng là bớc mở đầu cho việc truyền các hình ảnh đi xa.
Nó đợc nghiên cứu và chế tạo vào những năm 60 với những ống thu hình
Vidicon.
Truyền hình đen trắng đà đợc sử dụng ở hầu hết các Quốc gia trên thế giới,
cùng với sự phát triển nhanh chóng của đèn điện tử thì các thiết bị của truyền
hình đen trắng có độ ổn định cao, chất lợng hoàn hảo. Nhng truyền hình đen
trắng lại có nhợc điểm là không có khả năng truyền đi các hình ảnh có màu sắc
nh trong thực tế.
I.1. Nguyên tắc truyền hình và hệ thống truyền hình
tổng quát.
Hệ thống truyền hình là một loạt các thiết bị cần thiết để đảm bảo các quá
trình phát và thu các hình ảnh thấy trong thực tế. Truyền hình đợc dùng vào
nhiều mục đích khác nhau. Tuỳ theo từng mục đích của truyền hình mà xác định
chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống cho phù hợp. Mục đích chính là ảnh truyền đi phải
trung thực, chất lợng ảnh càng cao thì thiết bị của hệ thống truyền hình càng
phức tạp, cồng kềnh và phải tuân thủ các nguyên tắc sau:
- ảnh của vật cần truyền ®i qua hƯ thèng quang häc cđa m¸y quay héi tụ
trên Katốt quang điện của bộ chuyển đổi ảnh tín hiệu. ở bộ chuyển đổi này ảnh
quang đợc chuyển đổi thành tín hiệu điện nghĩa là chuyển đổi năng lợng ánh
sáng thành năng lợng điện.
- Hình ảnh là tin tức cần truyền đi, tín hiệu điện mang tin tức về hình ảnh
đợc gọi là tín hiệu hình hay tín hiệu Video. Quá trình chuyển đổi ảnh quang
thành tín hiệu điện là quá trình phân tích ảnh. Dụng cụ chủ yếu để thực hiện sự
phân tích này là phần tử biến đổi quang điện hay ống phát hình.
- Tín hiệu hình đợc khuyếch đại, gia công đợc truyền đi theo kênh thông
tin sang phía thu. ở phía thu, tín hiệu hình đợc khuyếch đại lên đến mức cần thiết
rồi đa đến bộ chuyển đổi tín hiệuảnh. Bộ chuyển đổi này có tác dụng ngợc lại
với bộ chuyển đổi ở phía phát, nó chuyển đổi tín hiệu hình nhận đợc thành ảnh
quang. Quá trình chuyển đổi hình thành ảnh quang là quá trình tổng hợp ảnh, hay

1


khôi phục ảnh. Dụng cụ để tín hiệu thực hiện sự chuyển đổi này là phần tử biến
đổi điện quang hay còn gọi là ống thu hình.
- Quá trình biến đổi tín hiệu ảnh phải hoàn toàn đồng bộ và đồng pha với
quá trình chuyển đổi ảnh tín hiệu thì mới khôi phục đợc ảnh quang đà truyền đi
xa. Để thực hiện đợc sự đồng bộ và đồng pha trong hệ thống truyền hình phải
dùng một bộ tạo xung đồng bộ, xung đồng bộ đợc đa đến bộ chuyển đổi ảnh
tín hiệu để khống chế quá trình phân tích ảnh, đồng thời đa đến bộ khuyếch đại
và gia công tín hiệu hình để cộng với tín hiệu hình rồi truyền sang phía thu, tín
hiệu hình đợc cộng thêm xung đồng bộ đợc gọi là tín hiệu truyền hình.
ở phía thu, xung đồng bộ đợc tách ra khỏi tín hiệu truyền hình và dùng để
khống chế quá trình tổng hợp ảnh hay quá trình khôi phục ảnh.
A

A

Bộ Khuyếch
đại và gia
công tín hiệu

Bộ chuyển đổi
ảnh tín hiệu

Kênh
thông
tin

Bộ

khuyếch đại
tín hiệu

Bộ
chuyển đổi
tín hiệu ảnh
Hình
ảnh

Cảnh ống
vậtI.1.1.
kính
Nguyên

lý tạo tín hiệu
Bộ Video.
Bộ
tạo
xung
tách
Trong truyền hình để truyền đợc ảnh động, từng ảnh xung
đợc phân tích bằng quá
đồng bộ
đồng bộ
trình quét thành các dòng theo chiều ngang. Có 2 phơng pháp quét: Quét lần lợt
và quét xen kẽ. Hình I.1-1. Sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình
I.1.1.1 Quét lần lợt.
Điểm bắt đầu
1
2

3
4

A
B

Z

Điểm ảnh
- Các dòng đợc quét theo thứ tự từ mép trái dòng 1 sang mép phải dòng A
lần
và quay về phía trái theoSơ
nétđồ
rời. quét
Rồi lại bắt
đầultừ mép trái dòng 2 quét về mép
ợt
phải dòng B sau đó lập tức quay về
mép trái dòng 3.... Cứ nh vậy dòng điện tử
quét từ phía trên xuống đến Z. Nh vậy là kết thúc việc phân tích một ảnh. Sau đó

2


Hớng dòng quét

tia điện tử quay nhanh về mép trái dòng một của ảnh thứ 2 quá trình trên xảy ra
liên tiếp với ảnh thứ 3, thứ 4...
Ưu điểm: Phơng pháp đơn giản, thiết bị đơn giản, cũng nh đơn giản về đồng bộ.

Nhựơc điểm: Phổ thị tần rất rộng 13MHz.
I.1.1.2. Quét xen kẽ.
Phơng pháp quét xen kẽ giống phơng pháp quét lần lợt ở chỗ dòng điện tử
cũng quét từ trên xuống dới, từ trái qua phải và các dòng điện tử quét ngợc cũng
đợc xoá. Điểm khác cơ bản là một ảnh đợc chia thành 2 mành và thực hiện quét
theo nguyên lý sau. Mỗi ảnh đợc truyền làm hai lợt, lợt đầu truyền tất cả các
dòng lẻ (1,3,5,7...) gọi là mành lẻ. Lợt hai truyền tất cả các dòng chẵn (2,4,6..)
gọi là mành chẵn.

Hớng mành quét

Dòng 1, mành 1

Dòng 1, mành 2

Sơ đồ quét xen kẽ

Ưu điểm: Phổ tín
hiệu của phơng pháp quét
xen kẽ (6,5MHz) hẹp hơn
phổ tín hiệu của phơng

pháp quét lần lợt (13MHz).
Nhợc điểm: Việc đồng bộ pha phức tạp hơn nhiều.
Trong quét xen kẽ, mỗi mành gồm 525/2= 262,5 dòng hình hoặc 625/2= 312,5
dòng hình. Tần số mành (nửa mành) là 50Hz đối với tiêu chuẩn 625 dòng hệ
PAL và 60 Hz đối với tiêu chuẩn 525 dòng hệ NTSC.
I.1.2. Quá trình quét.
Một hệ thống điện tử có khả năng truyền chỉ một bít thông tin trong một
thời gian nhất định. Do đó ảnh truyền hình đợc phân tích thành các phần tử nhỏ

3


truyền lần lợt tới phía thu và đợc tổng hợp lại tại màn hình của phía thu. Tất cả
các phần tử của ảnh đợc khôi phục và xuất hiện lần lợt đối với mắt ngời xem.
Camera sử dụng đèn phân tích ảnh để hội tụ ảnh quang nên lớp ảnh quang tỷ lệ
thuận với ảnh đợc chiếu sáng tại mọi điểm, đợc triển khai và lu trên lớp này. Một
dòng điện tử đợc dùng để biến đổi ảnh điện chung thành dòng điện tơng ứng.
Dòng điện tử này đợc hội tụ vào một điểm tròn và đợc kéo lần lợt qua ảnh có hai
mành theo hai dòng liên tiếp. Mỗi dòng chứa một nửa số dòng quét cuả một ảnh.
Hai mành đợc sắp xếp theo chiều đứng sao cho các dòng quét xen kẽ nhau và
chúng tạo thành ảnh. ảnh đợc quét từ trái sang phải từ trên xuống dới. Tia quét
đợc điều khiển bằng hai từ trờng ngang và đứng thông qua cặp cuộn dây quét.
Quá trình này đợc gäi lµ qt xen kÏ tun tÝnh.
TÝn hiƯu video tỉng hợp đợc tạo ra từ camera gồm: Thông tin video, tín
hiệu đồng bộ, tín hiệu xoá. Tín hiệu video truyền đi những thông tin sau đây.
- Mức xoá, mức đồng bộ.
- Mức đen chuẩn.
- Mức sáng trung bình.
- Chi tiết ảnh.
- Giá trị màu.
- Tín hiệu video có mức một chiều (DC) chuẩn 0v hoặc biểu diễn mức đen.
Mức thu 2 (chuẩn +0,7v) biểu diễn mức trắng, mức xám nằm giữa 0v và 0,7v.
Thông tin đồng bộ gồm thông tin về:
- Đồng bộ quét dòng
- Đồng bộ quét mành
- Đồng bộ giải mà màu
Thông tin đồng bộ dòng và mành dùng kích mạch quét dòng và mành
trong máy thu hình. Nó bao gồm các xung có đặc trng biên độ, độ rộng tần số và
dạng thích hợp cho đồng bộ. Xung đồng bộ có cực tính âm (-0,3v). Tín hiệu

video tổng hợp (bao gồm cả xung đồng bộ) có biên độ đỉnh chuẩn là 1Vđ
(1Vpp).
Xung xoá bao gồm xoá dòng và xoá mành. Xung xoá dòng và xung xoá mành có
thời gian lớn hơn thời gian đồng bộ dòng và đồng bộ mành. Các thiết bị video thờng kết nối với nhau bằng cáp đồng trục (không đối xứng 75).
4


I.1.3. Quá trình tái tạo lại hình ảnh.
phớa thu, đèn tổng hợp hình ảnh CRT tạo lại ảnh ban đầu. Dòng điện tử
trong CRT đợc điều khiển theo chiều ngang và đứng, đồng bộ với dòng điện tử
trong pickup tube (đèn phân tích ảnh). Dòng điện tử của CRT lý tởng tỉ lệ với
dòng điện tử của đèn phân tích ảnh. Còn dòng lái tia trong cuộn lái tia của
monitor thì đồng bộ với dòng lái tia của pickup tube camera. Trong thực tế đặc
trng dòng điện trong CRT (đặc trng điện áp điều khiển độ chói sáng thu hình
(CRT) là phi tuyến. Để sửa nó, mạch khuyếch đại video của camera thực hiện
việc gây méo trớc là sửa gama. Kết quả nhận đợc là quan hệ tuyến tính giữa độ
sáng của ảnh gốc và độ sáng tạo lại ở CRT.
I.2. Đặc điểm truyền hình đen trắng.
I.2.1. Đặc điểm tín hiệu video đen trắng.
Truyền hình không chỉ truyền đi hình ảnh mà còn truyền thêm tin tức nữa
đó là âm thanh (có dải tần qui định là 10MHz) điều tần (FM) với sóng mang phụ
4,5MHz hoặc 6,5MHz nằm ngoài dải tần số của video 0 4,2MHz (hoặc từ 0
6,5MHz). Do ®ã cã thĨ nhËp chung víi video ®Ĩ trun đi trên cùng một đờng
mà không bị lẫn lộn vào nhau.
Ba tin tức đầu đợc phân biệt bằng các tin tức đen trắng (Ey) nằm trên mức
0. Hai tin tức vỊ ®ång bé däc F H, FV n»m phÝa díi. Dải tần của Ey là 0 4,2MHz.
Tin tức thứ 4 âm thanh đợc điều tần với tần số 4,5MHz sau đó nhập chung với tin
tức trên. Nh vậy truyền hình ®en tr¾ng ®· chøa tỉng céng 4 tin tøc, tin tức Audio
đợc phân biệt với 3 tin tức kia bằng tần số. Tất cả 4 tin tức kia nằm chung trong
một tín hiệu (singnal) gọi là tín hiệu hình ảnh trắng đợc đa vào mạch điều biên

(AM) với sóng mang 187,25 MHz. Ngời ta chỉ truyền đi dải biên cao do đó kênh
9FCC là từ 187,25191,75MHz. Trong đó tin tức chỉ độ sáng tối chỉ từ
187,25191,45MHz và tin tức âm thanh ở ngay 191,75 MHz.
I.3. Truyền hình màu.
I.3.1. Nguyờn lý truyền hình màu.n hình màu.u.
Truyền hình đen trắng ra đời là bước mở đầu cho việc truyền các hình ảnh
trong thực tế đi xa. Nó được nghiên cứu chế tạo và làm việc hồn chính với tốc
5


độ æn định rất cao. Do thế giới ngày càng phát triĨn và ngành điện tử cũng phát
triĨn nhanh chóng mà truyền hình đen trắng khơng đáp ứng được nhu cầu thưởng
thức ngày một cao của con người nó khơng thể truyền đi được những cảnh vật
với đầy đủ màu sắc trong thiên nhiên. Vì vậy việc phát triển truyền hình mầu là
điều tất yếu, nó đáp ứng được việc truyền hình ảnh mầu sắc rực rỡ trong thiên
nhiên.
Hệ thống truyền hình ra đời dựa trên cơ sở có sẵn của truyền hình đen trắng và
phát triĨn hồn chỉnh. Do vậy hệ truyền hình màu phải đảm bảo tính kết hợp với
truyền hình đen trắng để làm sao khi phát truyền hình màu mà các máy thu đen
trắng vẫn thu được và phát đi truyền hình đen trắng, máy thu hình màu cũng có
thĨ thu được truyền hình đen trắng.
Ngun lý truyền hình màu dựa vào những đặc điĨm của máy thu màu sắc, mắt
người và thuyết ba màu cơ bản này qua sự pha trộn giữa các màu với cường độ
kh¸c nhau ta có được đầy đủ các màu sắc trong thiên nhiên.
Để có thể tái tạo thêm hình ảnh màu, cần thiết phải truyền thêm thông tin về màu
sắc ngồi thơng tin về độ chói của từng phần tử ảnh. Hệ thống truyền hình màu
khơng làm tăng số kênh thơng tin mà vẫn truyền được hình ảnh màu và thoả mãn
được tính kết hợp. Trong đó máy thu hình màu có thĨ thu được chương trình
phát của máy phát tín hiệu đen trắng và ngược lại. Vì vậy đÓ thoả mãn được điều
kiện kết hợp cần phải phát cả tín hiệu phản ánh độ chói của hình ảnh kèm theo

với các tín hiệu mang tin tức về màu sc.
Tất cả các nguyên tắc của truyền hình đen trắng đều đợc tận dụng ở truyền hình
màu. Nói cách khác đi truyền hình màu trớc hết phải làm lại tất cả các công việc của
truyền hình đen trắng. Điểm khác biệt giữa truyền hình màu và truyền hình đen trắng ở
chỗ. Thay vì chỉ quan tâm tới cờng độ sáng tối của từng điểm ảnh trên cảnh thì truyền
hình màu phải quan tâm tới tính chất màu sắc của từng điểm trên một cảnh.

6


I.3.1.1. Nguyên tắc truyền 3 màu chính.
Muốn có đợc tin tức sáng tối của từng điểm thì truyền hình đen trắng dùng
một đèn quang điện Vidicom để đo biên độ trung bình của toàn phổ. Vậy có đợc
tin tức của điểm màu, truyền hình màu phải chia phổ làm 3 quÃng R, G, B và
dùng 3 đèn quang điện Vidicom để đo biên độ trung bình của 3 quang phổ.
Hình 1-2 mô tả cách thức phân chia điểm màu thành 3 thành phần. Hình
màu cần truyền đi qua thấu kính đợc phân tích thành 3 chùm tia nhờ hệ thống
lăng kính và gơng phản chiếu. Sau đó 3 chùm tia này đi qua hệ thống kính lọc R,
G, B. ở mỈt kia cđa hƯ thèng kÝnh läc sÏ chØ cã các thành phần R, G, B và tác
động lên 3 ®Ìn quang ®iƯnVidicom ®Ĩ chun ®ỉi thµnh 3 tÝn hiƯu ®iƯn, sau sưa
mÐo sÏ ®ỵc 3 tÝn hiƯu ®iƯn ER, EG, EB.
Lọc đỏ
Gơng

ánh sáng

Vidicom 1

R

ER
R G B
ás
Điểm
màu

Lọc lục
ánh sáng

Vidicom 2

G

EG
Thấu
kính

Ey

Lăng kính

ER-Ey

Lọc lam
Vidicom 3
ánh sáng
B
Bằng các phơng pháp điều chế khác nhau vào sóng mang phụE hai trong 3
B
Gơng

EB-Ey
tín hiệu màu là ER-EY và EB-EY đợc lồng vào phổ tín hiệu chói của kênh truyền
Kính lọc
hình đenHình
trắng đểI.1-2.
phát đi.
Nguyên tắc truyền ba màu chính
Phía thu tiếp nhận kênh truyền hình màu qua các khâu xử lý và giải điều
chế lập lại 3 tín hiệu màu cơ bản E R, EG,EB rồi qua 3 tầng khuyếch đại màu cuối
tác động vào 3 katốt của đèn hình màu. Ba tia điện tử từ ba katốt của đèn hình
màu là KR, KB, KG với cờng độ khác nhau mang tin tức của ảnh bắn vào các điểm
phát màu tơng ứng trên màn hình màu để tái tạo lại ảnh màu.
U
Utín hiệu
FMsound
I.3.1.2. MÃ
hóa và giải mÃFMsound
trong truyền hình màu.tín hiệu
- MÃ hóa.
Ey

Ey
0

6
6,5 f(MHz)
Tín hiệu đen trắng

0

4,43
6
6,5 f(MHz)
7
Tín hiệu màu


Tín hiệu đen trắng truyền đi 4 tin tức Ey, F H, FV, FM sound đợc gói trong
kênh sóng Fcc= 4,5MHz hay OIRT= 6,5 MHZ. Do tÝnh chÊt t¬ng dung để các
máy đen trắng nhận đợc tín hiệu từ đài phát màu và nhận hình đen trắng, đài phát
màu cũng phải truyền đi 4 tin tức trên và cũng đợc gói trong kênh FCC và OIRT.
Vậy hai tín hiệu sắc ER -EY và EB - EY sẽ phải nằm đâu trong các kênh sóng này
khi mà tất cả đà chiếm hết chỗ. Tín hiệu chói Ey chiếm từ 06 MHz (hoặc 4,2
MHz) và 6,5 MHz (hoặc 4,2MHz) là tin tức của âm thanh. Khoảng hở 500 KHz
từ 66,5 KHz (hoặc 300KHz từ 4,24,5 KHz) là để an toàn không có tín hiệu
chói Ey lẫn vào tín hiệu Audio. Khoảng hở đó là quá hẹp so với dải tần của hai
tín hiệu sắc (khoảng hở 1,5Khz).
ER

EY
Mạch

EG

ma trận

ER - EY
Điều

EB

EB - EY

C

+

Tín hiệu màu

chế
FSC

Phơng thức để chèn hai
tín hiệu
sắc M
vàoà hóakênh
sóng đà có sẵn của đen trắng.
Hình
I.1-3.
hóa
Bớc trớc tiên là một mạch ma trận sẽ làm các công việc cộng, trừ các điện áp
theo tỷ lệ đà định sẵn để chuyển đổi ER , EG,, EB thµnh mét tÝn hiƯu chãi Ey và hai
tín hiệu sắc ER -EY và EB - EY. Tiếp theo ngời ta điều chế tín hiệu sắc với sóng
mang phụ có tần số bé hơn tần số cao nhÊt cđa Ey. Ci cïng cho nhËp chung
sãng mang phơ ®· ®iỊu chÕ nµy vµo tÝn hiƯu mµu trong ®ã cã chøa tÊt c¶ 6 tin
tøc. VËy tin tøc trun đi đợc bắt đầu từ 3 tín hiệu E R , EG,, EB chuyển đổi dần
thành tín hiệu màu gọi là quá trình mà hóa tín hiệu màu.
- Giải mÃ.
8

Khoảng tần số của tín hiệu màu nằm hoàn toàn trong kênh sóng OIRT
hoặc FCC. Nó đợc điều biên AM và truyền đi giống nh đà truyền tín hiệu đen
trắng. Nh vậy phần đầu của máy thu hình màu gồm Anten, Tuner, IF và tách
sóng hình vẫn giống nh máy thu hình đen trắng.

9


Ey
Tín hiệu
màu
Lọc
dải

Mạch
ER - EY

ma

EB - EY
EG - EY

ER
EG
EB

trận

Tách

sóng

ER - EY

EB - EY

Hình I.1-4. Giải mà hóa tín hiệu màu

Tại đầu ra của tầng dải điều biên (tách sóng hình) chúng ta có đợc tín hiệu
màu. Một mạch lọc sẽ giải ra sóng mang phụ đà điều chế rồi tách sóng ®Ĩ cã hai
tÝn hiƯu ER -EY vµ EB - EY. Phối hợp với tín hiệu chói Ey cả 3 tin tức sẽ đợc đa vào
mạch ma trận để lấy ra đủ 4 tin tức đa vào đen hình. Ba tia điện tử bắn ra sẽ mang
lại 3 tin tức đầu tiên là ER, EG,, EB. Toàn bộ quá trình trên xảy ra tại máy thu hình
màu gọi là quá trình giải mà tín hiệu màu.
+Sự xuyên lẫn và lý do tồn tại các hệ màu khác nhau.
Khi nén sóng mang phụ đà điều chế vào trong tín hiệu chói có một khoảng tần
số mà ở đó có cả tin tức chói lẫn tin tức màu. Chúng sẽ phá rối lẫn nhau gọi là sự xuyên
lẫn. Vấn đề lựa chọn sóng mang phụ và phơng pháp điều chế nh thế nào để sự xuyên
lẫn giảm tối đa là nguyên nhân tồn tại 3 hệ màu NTSC, SECAM, PAL. Vì cả 3 hệ đều
đạt mặt này thì mất mặt kia, không có hệ nào đạt đợc kết quả tối u.
+ Khảo sát tín hiệu chói Ey.
Trong cả 3 hệ màu NTSC, SECAM, PAL nói trên tín hiệu chói hay tín hiệu
hình đen trắng luôn đợc định nghĩa:
Ey = 0,3ER + 0,59EG + 0,11 EB
Qua nghiên cứu về cấu tạo và sự cảm nhận màu sắc của mặt ngời, ngời ta
thấy rằng độ chói 100% mà mắt ngời cảm nhận đợc có sự tham gia 30% của ánh
sáng đỏ, 59% xanh lá cây, 11% xanh lơ. Đáp tuyến về độ nhậy của đèn điện tử
Vidicom cũng đợc làm sẵn giống nh độ nhậy của mắt để có đợc tin tức về độ chói
của cảnh tạo hình đen trắng. ở Camera màu 3 thành phần R, G, B đà đợc tách
riêng và muốn có đợc lại tin tức về độ chói nh cũ ngời ta ph¶i nhËp chung chóng

theo tû lƯ nh cị.
10


Giả sử cảnh là trắng có cờng độ sáng chuẩn (tơng ứng mức chói 100%)
Camera đen trắng thu cảnh này cho ra video víi møc cao nhÊt 100% víi biªn độ
đỉnh - đỉnh =1volt. ở camera màu phổ đợc chia làm 3 quÃng và biên độ của 3
quÃng phổ nh cũ, 3 đèn điện tử Vidicom vẫn đo đợc ER=1V, EG=1V, EB=1V. Để tạo
lại tín hiệu chói giống nh Camera ®en tr¾ng ngêi ta lÊy 30% cđa ER, 59% cđa EG,
11% của EB để có.
Ey = 30+59+11 =100%.
ảnh đợc thể hiện chính xác hơn khi ta thu cảnh xanh lá cây và mái ngói đỏ
giữa tra nắng. Cờng độ sáng tối ở cả 2 nơi bằng nhau, nếu độ nhậy của đèn điện
tử Vidicom lại đồng đều với các bớc sóng thì kết quả đo cờng độ sáng ở lá cây
xanh và mái ngói đỏ sẽ đợc hai điện áp bằng nhau, do đó không tạo lại hình ảnh
đen trắng đợc. Chính vì độ nhậy không đều chỉ có 30% ở bớc sóng đỏ và 59% ở
bớc sóng xanh (so với 100% ánh sáng trắng có cùng cờng độ). Vì vậy hai điện áp
đo đợc sẽ khác nhau và trên màn hình đen trắng hình sẽ sáng đậm ở mái ngói đỏ
và xám nhạt ở xanh lá cây.

Cảnh

CAM

EY=0.3ER+0.59EG+0.11EB

B&W video camera
R G B
ER
Cảnh

EG

CAM
Color video camera

EY

EB

Hình
I.1-5.
Sự tạo
thành Ey ở Camera đen trắng vµ mµu
+ Ánh
sáng
và màu
sắc:
- Ánh sáng thực chất là sóng điện từ nằm trong dải sóng mà mắt ta có thể
nhìn thấy được. Nằm trong dải tần số rất nhỏ từ (3.8-7.8) x 10 14 Hz tương ứng
11


với bước sóng  = 380788nm. Ánh sáng tự nhiên có nguồn là mặt trời phát ra
ánh sáng trắng nó là tæ hợp của các ánh sáng màu khác nhau.
- Màu sắc. Ánh sáng có bước sóng khác nhau tác động lên mắt ta sẽ cảm
nhận thấy các màu sắc khác nhau. Trong phổ của ánh sáng thấy ®ược gồm nhiều
màu sắc, mà màu rõ rệt nhất là màu đỏ, cam, vàng, lục, lam, lơ, tím...
- Cảm nhận về màu sắc của mắt người.
Do các màu có bước sóng khác nhau nên ảnh của các màu không cùng

ngay trên võng mạc. Như 3 vạch màu RGB kẻ sát gần nhau và điều tiết để mắt
thấy màu lục (màu lục nằm ngay trong võng mạc) thì màu lơ hiện trước võng
mạc và màu đỏ hiện sau võng mạc. Vì vậy mắt người khơng có sự cảm nhận
đồng thời nhiều chi tiết tinh vi.
Mắt có độ nhậy lớn nhất đối với màu lục, sau là vàng lam (G= 525nm 
575nm)
Độ nhậy cuả mắt đối với ánh sáng màu lơ chỉ đạt 10% so với màu lục (B =450nm)
Đặc tính của màu sắc: Màu được đặc trưng bởi ba đại lượng:
* Độ chói và độ sáng là thông số khách quan và chủ quan ch mc độ sáng
cu mu sc.
* Sc mu: L thơng số chỉ tính chất của màu nhờ đó ta nhận biết được
các màu khác nhau đỏ, lục, cam, vàng...
* Độ bão hồ màu là thơng số chỉ tính đậm nhạt của màu. Nếu ta lấy phÈm
đỏ đæ từ từ vào một cốc nước trong. Ban đầu nước có màu hồng nhạt sau sang màu đỏ
nhạt rồi đỏ thẫm ta đổ thêm nữa vẫn thấy màu khơng thay đổi đó chính là độ bão hồ
màu.
* Độ sạch màu: Là thơng số chỉ hàm tương đối của màu quang phổ chứa
trong ánh sáng nào đó tính theo tỷ lệ phần trăm. Nó cho biết quang thơng của
ánh sáng trắng lẫn trong quang thơng của nguồn sang ®ã.
12


I.3.2. Đặc điểm các hệ truyền hình màu.
cú th tái tạo lại một hình ảnh màu cần thiết phải truyền thêm thơng tin
về màu sắc, ngồi thơng tin độ chói của từng phần tử ảnh. Hệ thống truyền hình
màu không làm tăng số kênh thông tin mà vẫn truyền được hình ảnh màu, thoả
mãn được tính kết hợp. Trong đó máy thu hình màu có thể thu được chương
trình phát của máy phát tín hiệu đen trắng và ngược lại. Vì vậy ®Ĩ thoả mãn điều
kiện kết hợp cần phải phát cả tín hiệu phản ánh độ chói của hình ảnh kèm theo
với các tín hiệu mang tin tức về màu sắc. ĐĨ phát đi đồng thời ba tín hiu với hệ

thống thu phát có giải thông tần không rộng hơn với hệ thống truyền hình đen
trắng. Ngời ta đà đề ra nhiều giải pháp hình thành nhiều tiêu chuẩn truyền hình
khác nhau.

13


I.3.2.1. Hệ màu NTSC.
Hệ NTSC là hệ màu đầu tiên đợc ra đời tại Mỹ và chính thức đợc phát sóng
vào năm 1954 trên kênh FCC.
Hệ NTSC dùng mạch ma trận để chuyển đổi 3 tín hiệu màu cơ bản lµ E R ,
EG,, EB thµnh tÝn hiƯu chãi Ey và hai tín hiệu màu EI và EQ theo các biÓu thøc sau:
EY = 0,3ER + 0,59EG + 0,11EB
EI = 0,74 (ER –EY) – 0,27 (EB- EY)
EQ =0,48 (ER-EY) + 0,14(EB EY)
Tín hiệu NTSC đợc truyền đi trên kênh sóng FCC có dải tần hẹp 4,5MHZ.
Để giảm tối đa sử ảnh hởng của truyền hình sắc càng nhiều càng tốt thì phơng
pháp thu hẹp đợc giải thông của tín hiệu sắc càng nhiều càng tốt. Kết quả nghiên
cứu cho thấy chØ cã mµu n»m theo híng EQ lƯch pha 33o so với trục toạ độ là mắt
ngời phân tích kém nhất và giải tần tơng ứng chỉ cần 0,5MHz. Còn tất cả các hớng khác giải thông tơng ứng đều xấp xỉ 1,5MHz. Vì vậy hệ NTSC đà xoay cả hệ
trục EB -Ey và ER-Ey đi một góc 330 và xác định tọa độ màu mới bằng hệ trục toạ
độ Ey và EQ. Do đó giải tần của một trong hai tín hiệu sắc Ey chỉ còn 0,5MHz
giải tần Ey lý thuyết là 1,5MHz nhng thực tế chỉ truyền đi 1,2MHz.
+ Điều biên nén (SAM)
ER

EY

Mạch

EG
EB

ma trận

EI
EQ

Sin3,58
SAM

C1
Sin3,58

SAM

C2

Hình I.1-6. Điều biên nén EI, EQ vµo sãng sin 3,58MHz
Tríc khi nhËp chung vµo tín hiệu chói 2 tín hiệu sắc đợc điều biên ném vào
sóng mang phụ Fsc có tần số đợc chọn là 3,58MHz.
+ Điều chế vuông góc.
Sau khi điều biên nén E I, EQ trở thành hai sóng sin có tần số Fsc =
3,58MHz có biên độ EI, EQ để phân biệt chúng rõ ràng mà không lẫn lộn với nhau
ngời ta chän sãng mang phơ ®· ®iỊu chÕ E I sím pha lªn 900 so víi pha cđa EQ
hay gäi là điều chế vuông góc 2 tín hiệu sắc EI, EQ.

14

Mạch điều chế vuông góc mô tả cách thức để nhập chung hai tin tức E I và EQ.
Trớc tiên một mạch dao động tạo ra sóng sin 3,58 MHz. Ngời ta cho sớm pha lên
330 để điều biên nén EQ rồi lại làm sớm pha thêm 90 0 nữa ®Ĩ ®iỊu biªn nÐn EI.
Sãng ®iỊu biªn nÐn cđa EI (hay C1) là sóng sin có tần số 3,58Mhz. Biên ®é Ey vµ
pha lµ 1230 so víi pha gèc 0 từ mạch dao động ra. Tơng tự sóng điều biên nén
của EQ (hay C2) là sóng sin có tần số 3,58MHz, biên độ là E Q và pha là 330 so víi
pha gèc. Hai sãng C1 vµ C2 lƯch pha nhau 900 đợc nhập chung vào một mạch
cộng để có duy nhất C = C1 +C2
ER
Mạch

EG

EY

ma trận
SAM

+

EB

C1

SAM

OSC FSC
3,58MHz

+330

C2
C

+900

Hình I.1-7. Mạch ®iỊu chÕ
vu«ng gãc

15


+ MÃ hóa màu ở hệ NTSC.
Bắt đầu bằng ba tin tức của cảnh màu E R, EG, EB mạch ma trận chuyển đổi
thành một tín hiệu chói Ey có dải tần từ 04,2MHz và hai tín hiệu sắc E I có
giải tần 1,2MHz (lý thuyết là 1,5MHz) và EQ có giải tần 0,5 MHz. Hai tín hiệu
sắc này đợc ®iỊu biªn nÐn víi sãng mang phơ F sc= 3,58 MHz và có pha lần lợt
lệch 330 và 330 + 900 = 1230 so víi pha gèc 00. Hai sãng điều biên nén của sóng
EI và EQ sau đó nhập chung ®Ĩ cã mét sãng C = C 1 + C2 duy nhất, rồi lại nhập
chung C và Ey lại với nhau. Vì Ey đi thẳng trong quá trình nhập chung C nên
phải giữ trễ Ey lại bằng dây trễ 0,7s. Nh vậy Ey và C sẽ đến mạch cộng cùng
một lúc và tránh hiện tợng sai pha.
Delay 0,7s
EY 4,2MHz

ER

Mạch

EG

ma trận

EY
EI

SAM

C2

1,2MHz

SAM

+33

0

+

NTSC color
video

C1

4,2MHz

OSC FSC
3,58MHz

+

+

EB
EQ

C

+90

0

FH

Bust
gate

1800 đi tin tức về pha gốc của
Để có thể tách sóng, hệ màu NTSC phải truyền
sóng mang phụ. Tin tức thứ bảy này gọi là lóe màu (Coulor Burst) hay còn gọi là
I.1-8.
hóađảo
hệ NTSC
xung đồng bộ màu. Bắt đầu Hình
từ Fsc có
phaMÃ
00 đợc
pha 1800 để đa vào tầng cổng
lóe. Cổng này bình thờng đóng và chỉ mở ra một dòng một lần khi xuất hiện

xung có tần số FH rơi đúng vào thời điểm thềm sau của xung đồng bộ ngang. Kho
cổng mở khoảng từ 812 chu kỳ, sóng sin 3,58 có pha 180 0 đi xuyên qua cỉng
nhËp chung víi tÝn hiƯu chãi vµ n»m gän lại thềm sau của xung đồng bộ ngang là
thời gian không có tin tức khác của hình.
ở ngõ ra cuối cùng ta có đợc tín hiệu màu NTSC có chứa tæng céng 7 tin tøc.

16


4 tin tức đầu là của truyền hình đen trắng gần tin tức về sáng tối, FM đủ
tiếng, đồng bộ dọc và đồng bộ ngang. Tin tức về sáng tối và FM tiếng nằm trên
mức 0 (mức xóa) có biên độ tối đa là 100% phân biệt nhau bằng tần sè. Hai tin
tøc ®ång bé n»m díi møc 0 cã biên độ - 40%, phân biệt nhau bằng khổ rộng cđa
xung.
2 tin tøc vỊ mµu EI vµ EQ n»m trong sóng điều biên nén vuông góc (Fsc =
3,58 MHz có biên độ và pha thay đổi tùy theo điểm màu). Khi nhập chung với tín
hiệu chói Ey biên độ của nó có thể cao tối đa là +123 0 và thấp nhất là -330. Cách
phân biệt tín hiệu chói vẫn là tần số, hai tin tức về màu nằm xung quanh
3,58MHz, giới hạn về phía thấp nhất là: 3,58 1,2 = 2,38MHz.
FM sound
1

0.5

0

EY

EQ

EI

2.38

0.6

0.6

4.2 4.5

MHz

FSC=3.58
1.3
Hình I.1-9. Phổ tần của tín hiệu truyền hình màu đầy đủ hệ NTSC

Tin tức cuối cùng xung đồng bộ màu (lóe màu) là tin tức cần thiết để tách
sóng điều biên nén, có biên độ  20% n»m gän trong thỊm sau cđa xung ®ång
bé ngang độc lập với 6 tin tức trên.
+Giải mà màu ë hÖ NTSC.

17


Chúng ta đà biết tín hiệu hình màu NTSC có dải tần hoàn toàn nằm trong
kênh sóng Fsc và nh vậy nó cũng đợc truyền ngoài trời nh đà truyền tín hiệu đen
trắng. Vậy phần đầu của máy thu hình màu gồm: Anten, tuner, IF, tách sóng
hình... cũng thiết kế nh máy thu hình đen trắng. Bắt đầu tại ngõ ra của tầng tách
sóng hình ta có đợc gọi là tín hiệu màu NTSC trong đó có chứa 7 tin tức. Bốn tin
tức của đen trắng sẽ đợc tách ra để dùng vào mục đích nh đà thấy ở máy thu hình

đen trắng, còn lại 3 tin tức về màu cũng sẽ đợc tách ra dành cho việc tái tạo màu.
ở tầng tách sóng hình, toàn bộ giải tần của Ey đợc đa tới mạch ma trận
ngang qua một dây trễ 0,7s để đợi 2 tín hiệu sắc E I và EQ. Toàn bộ giải tần này
Delay 0,7s

NTSC Video

EY
EI

ĐET I
Color IF

Mạch
ma

-Ey
EB - EY
EG - EY

G-T

ER
EG
EB

trận
ĐET Q

FH

ER - EY

+900

B.Gate

OSC

EQ

330

Hình I.1-10. Giải mà hóa hệ
NTSC

(01,2MHz) đồng thời cũng đợc đa vào tầng khuyếch đại màu. Đó là một tầng
khuyếch đại lọc, chỉ khuyếch đại các tần số trong khoảng sóng mang phụ ®· ®iỊu
biªn nÐn (xung quanh 3,58MHz). Sãng mang phơ ®· điều biên nén sau đó rẽ làm
2 đờng đa vào m¹ch ma trËn cïng víi tÝn hiƯu chãi Ey. M¹ch ma trận sẽ làm
công việc cộng trừ các điện áp theo tỷ lệ đà định sẵn để ở ngõ ra có đợc -Ey đa
vào Katôt đèn hình màu và EB -Ey và ER-Ey, EG-Ey đa vào ba lới một của 3 ống
phóng tia điện tử trong đèn hình màu.
Để có thể tách sóng điều biên nén phải có pha gốc của sóng mang phụ.
Tầng cổng loé là một tầng khuyếch đại chỉ mở ra khi có chung tần số quét ngang
đi vào đúng ngay thời điểm thềm sau của xung ®ång bé ngang. Nh vËy ë ngâ ra
cđa tÇng cỉng loé, tất cả các tin tức khác đều bị loại bỏ và chỉ còn lại tin tức loé
18

màu với pha là pha gốc 00 đợc đa vào kích một tầng dao động bằng thạch anh có
tần số 3,58MHz. Ngõ ra của thạch anh sẽ là sóng sin thuần tuý với pha gốc 0 0.
Ngời ta làm sớm pha sóng sin này lên 33 0 để đa vào tách sóng điều biên nén của
EQ rồi lại làm sớm pha lên 900 nữa để đa vào tách sóng EI.
+Nhận xét về hệ NTSC.
Ưu điểm:
Hệ NTSC truyền đồng thời cả hai tín hiệu sắc EI và EQ.
Điều biên nén vuông gãc EI vµ EQ vµo sãng mang phơ lµ Fsc = 3,58MHz.
TÝn hiƯu mµu NTSC cã chøa 4 tin tøc có sẵn ở truyền hình đen trắng (Ey) 2
tín hiệu sắc EI và EQ, 1 tín hiệu loé màu.
Nhợc điểm:
Hệ NTSC rất nhạy cảm với méo pha. Sai số về pha cho phép 10 nhng nếu
20 mắt ngời đà cảm nhận đợc rồi.
Hệ thống kém nhạy hơn với biên độ nhng cũng không vợt quá 30%.
Tín hiệu mang màu điều chế đơn biên sẽ sinh ra lẫn màu, điều này làm cho
màn của ảnh không đợc trung thực.
I.3.2.2. Hệ màu PAL
- Hệ màu PAL thay đổi pha theo từng dòng ra đời tại Tây Đức theo tiêu
chuẩn FCC. Đợc phát sóng chính thức năm 1966 trên kênh sóng CCIR (5,5MHz
phơng pháp mà hoá xem nh là hệ NTSC cải tiến. Hai tín hiệu sắc U và V vẫn đợc
điều biên nén vuông góc vào trong sóng mang phụ chọn béi sè lỴ cđa F H/2 (Fsc =
4,43MHz) nhng mét trong hai tín hiệu sắc (tín hiệu V) bây giờ đợc đảo pha lần lợt từng dòng một. Bằng cách này tại máy thu tín hiệu sắc đợc tự động sửa sai pha
(nếu có sai) và nh thế khắc phục đợc nhợc điểm của hệ NTSC. Ngày nay hệ PAL
đợc dùng rộng rÃi ở nhiều nớc nh; Đức, Thuỵ Điển, Anh....
+ Đặc điểm hệ màu PAL.
Xuất phát từ lý do khử nhiễu và đảm bảo tín hiệu tơng dung tốt với truyền
hình đen trắng, ngời ta chọn tần số sóng mang mµu Fsc theo biĨu thøc sau:
FSC = (284-1/4) FH + 1/2 FV
= (284 –1/4) 15625 +25 = 4,43361872Hz  4,43 MHz
Tín hiệu chói Ey đợc tính theo công thức:

EY = 0,3ER +0,59 EG +0,11 EB
Độ rộng dải tần là 5MHz, hai tín hiệu sắc đợc định nghĩa là:
19


EU = 0,493 (EB –EY)
EV = 0,877(ER -EY)
Hai hÖ sè nén 0,493 và 0,877 chính là đà thấy ở hệ NTSC chỉ khác là ở hệ PAL
không cần xoay hệ trục đi 330, giải tần EU và EV từ 0,51,5MHz ở mức 2dB.
Tọa độ màu là tọa độ xác định vị trí các màu của hệ PAL. Sau khi điều biên nén
vuông góc vào sóng mang phụ. Một số chỉ tiêu của hệ PAL cũng giống nh hệ NTSC.

+ Điều chế vuông góc.
Điều biên
cân bằng
Tạo sóng
mang phụ

UV

Dịch pha
1800

Dịch pha
900

Cộng
tuyến tính

Trigơ

đếm

UM

FH

EU
UU
Điều biên
cân bằng
Hai tín hiệu sắc điều chế cân bằng và vuông góc lên cùng một sóng mang
phụ đợc chọn là bội số
lẻ của
1/2FĐiều
H rồi lồng vào phổ tần tín hiệu chói Ey để cùng
Hình
I.1-11.
chế vuông góc ở hệ PAL
đồng thời phát đi giống nh hệ NTSC nhng khác ở chỗ là phía phát đà đảo pha
riêng sóng mang tín hiệu EV lần lợt theo từng dòng, cứ một dòng truyền đi màu
thật M lại một dòng truyền đi màu giả M để tạo điều kiện cho phía thu động sửa
sai pha khắc phục đợc nhợc điểm của hệ NTSC. Chính vì vậy mà có thể dùng
mạch tách sóng điều biên hoặc mạch tách sóng biên độ để hồi phục hai tín hiệu
sắc.
+ Tín hiệu đồng bộ màu.
Tín hiệu đồng bộ màu ở hệ PAL đảm nhận hai chức năng:

20