Bài thuyết trình kĩ thuật truyền hình HỆ MÀU NTSC

CÁC HỆ TRUYỀN HÌNH MÀU
HỆ MÀU PAL
HỆ MÀU SECAM
3 HỆ MÀU CƠ BẢN


1. GIỚI THIỆU
Hệ truyền hình màu NTSC được hình thành tại Mỹ vào năm 1950 và là hệ
truyền hình màu được nghiên cứu đầu tiên trên thế giới. NTSC (National
Television Systeme Committee) có nghĩa là Ủy ban hệ truyền hình quốc gia).
Nó chính thức phát sóng năm 1953 theo tiêu chuẩn FCC.
Theo hệ NTSC, tín hiệu chói được tạo ra từ ba tín hiệu màu cơ bản và phát đi
trong toàn dải tần dành cho hệ thống truyền hình đen trắng thông thường. Tín
hiệu chói được xác định theo công thức:

Trong đó U’
Y
, U’
R
,U’
G
,U’
B
giá trị điện áp tín hiệu chói và ba màu cơ bản
sau hiệu chỉnh gamma .

Tần số cao nhất của tín hiệu chói 4.20MHz. Hai tín
hiệu khác nhau được truyền đồng thời cùng một
lúc với tín hiệu chói là hai tín hiệu mang tin tức về

mầu. Hệ NTSC cho phép dùng một tín hiệu mầu có
dải tần rộng và một tín hiệu mầu có dải tần hẹp
hơn, phối hợp với độ rõ mầu của ảnh truyền hình
và khả năng chống lại các hiện tượng nhiễu giữa
các tính hiệu mầu sau mạch tách sóng đồng bộ.
Điều chế trong hệ NTSC là điều chế vuông góc,
cho phép bằng một sóng mang phụ có thể mang
đi tin tức độc lập, đó là hai tín hiệu mầu.

Kết quả nghiên cứu cho thấy chỉ có các màu nằm theo
hướng Q lệch pha 33 độ so với trục B-Y ( màu tía thiên về lơ)
là mắt người phân tích kém nhất và dải tần tương ứng chỉ
cần 0.5MHz. Còn lại tất cả các hướng khác, dải thông đều
xấp xỉ. Vì vậy ở hệ NTSC không sử dụng hệ trục và mà hai
tín hiệu màu tính theo hệ tọa độ I, Q và được gọi tín hiêu U
I

và U
Q
.
Tín hiệu màu U
I
và U
Q
được tính theo biểu
thức:
U
I
= 0.735U
R-Y

– 0.268U
B-Y
U
Q
= 0.487U
R-Y
+ 0.413U
B-Y

Với cách chọn trục như trên có thể giảm thiểu tối đa
Với cách chọn trục như trên có thể giảm thiểu tối đa
sự phá rối của tín hiệu sắc vào tín hiệu chói, đồng
sự phá rối của tín hiệu sắc vào tín hiệu chói, đồng
nghĩa với việc thu hẹp dải thông tín hiệu sắc càng
nghĩa với việc thu hẹp dải thông tín hiệu sắc càng
nhiều càng tốt.
nhiều càng tốt.

Bảng sự biến thiên của điện áp tín hiệu màu
Màu Um(V) Uh.mmax=Um+E
y(V)
Uh.m max=
Um+Ey(V)
Trắng 0 1 1
vàng 0,893 1,779 -0,007
Lơ 0,762 1,463 -0,001
Lục 0,83 1,417 -0,243
Tím 0.83 1,243 -0,417
Đỏ 0.762 1,061 -0,462
Lam 0,893 0,993 -0,779

Đen 0 0 0

Khi nhân U
R-Y
, U
B-Y
với hệ số 0,877 và 0,493, ta thấy tín hiệu màu đã có biên
độ giảm nhỏ (-0,33;1,33V) để đảm bảo tương thích với truyền hình đen trắng.
Màu
0,877(R-Y)(V) 0,493(B-Y)(V)
Um(V) Uh,mmax (V) Uh,mmax (V)
Trắng
0 0 0 1 1
vàng
0,1 -0,436 0,448 1,338 0,458
Lơ
-0,615 0,417 0,632 1,332 0,068
Lục
-0,514 -0,289 0,590 1,18 0
Tím
0,514 0,289 0,590 1 -0,18
Đỏ
0,615 -0,417 0,632 0,932 -0,332
Lam
-0,1 0,436 0,448 0,668 -0,338
Đen
0 0 0 0 0
BẢNG BIÊN ĐỘ ĐIỆN ÁP CÁC TÍN HIỆU KHI NHÂN HỆ SỐ

2. Tín hiệu truyền hình màu đầy đủ

Tín hiệu màu đầy đủ trong hệ NTSC bao gồm tín hiệu
chói, tín hiệu màu, xung tắt đầy đủ, xung đồng bộ đầy
đủ và tín hiệu đồng bộ màu.
Hệ màu NTSC thực hiện truyền đồng thời hai tín
hiệu màu và tín hiệu chói Ey trên cùng một dòng
Tần số cao nhất của tín hiệu chói E
Y
của hệ NTSC là
4.2 MHz, tiêu chuẩn quét 525 dòng và 30 ảnh/s


Dải tần của tín hiệu chói từ (0÷4.2) MHz, của tín hiệu màu U’
Q
từ (3÷4.2)
MHz, của tín hiệu màu U’
I
(2.3÷4.2) MHz. Cả hai dải biên tần của tín hiệu U’
Q

đều được truyền sang phía thu còn tín hiệu U’
I
bị nén 1 phần biên tần trên.

3. Tín hiệu mang màu cao tần
Tín hiệu màu cao tần U
C
mang hai tin tức màu khác
nhau đó là U’
I
và U’

Q
(là các giá trị đã hiệu chỉnh
gamma của U
I
và U
Q
). Tín hiệu U’
I
điều chế biên độ
một dao động hình cosin với tần số sóng mang phụ
, còn tín hiệu U’
Q
điều chế biên độ dao động hình sin
cùng tần số .
f
SC
f
SC


Sơ đồ điều chế tín vuông góc
ĐIỀU BIÊN
CÂN BẰNG I
TẠO SÓNG MANG
PHỤ
DỊCH PHA 90
0
ĐIỀU BIÊN
CÂN BẰNG II
+

U
a
U
C
U’
I
U’
Q
U
b

Từ tín hiệu điều chế U’
I
và U’
Q
tại đầu ra của hai mạch
điều biên cân bằng tín hiệu có dạng:

Bộ dịch pha 90 độ dùng để tạo dao động hình sin từ dao động cosin. Tín
hiệu U
a
và U
b
được cộng tuyến tính tại mạch cộng, tín hiệu ra U
C
sẽ mang toàn
bộ tín tức về tính mầu của ảnh cần truyên đi, tức tín hiệu mầu .
)(
33
0'

+= tCOS
SCIa
Uu
ω
)(
33
0'
+= tSIN
SCQb
Uu
ω
Π
=
2
ω
sc
SC
f
Trong đó : là tần số mang phụ


- Ở hình a, tín hiệu giả sử là hình sin có biên độ

- Ở hình b, là sóng mang phụ
có biên độ:

với
- Ở hình c, là sóng điều biên thông thường,
trong đó biên độ của sóng mang phụ thay đổi
theo dạng tín hiệu, tần số vẫn giữ nguyên là 5,8

MHz. Biên độ của sóng điều biên thông thường
phải cao hơn tối thiểu là gấp hai lần biên độ của
tín hiệu,
- Ở hình d, để có thể sóng điều biên nén ta hãy
tưởng tượng nén cả hai đỉnh của sóng điều biên
thông thường lại, nén cho tới khi tại mức zero
của tín hiệu nhập dính vào nhau.
Dạng tín hiệu ra ở mạch điều
biên nén
ftVtv
π
2sin)( =
MHz
f
SC
58,3=
tt
f
Vv
SC
π
2sin)(
00
=
V
0
>>
V

Như vậy trong sóng điều biên nén :
Tần số sóng mang phụ vẫn giữ nguyên.
Biên độ đỉnh – đỉnh bằng chính biên độ đỉnh- đỉnh
của tín hiệu.
Tại mức mà tín hiệu bằng 0, thì biên độ của sóng
điều biên nén cũng bằng không. Nói khác đi trong
mạch điều biên nén khi không có tín hiệu (=0) thì cũng
không còn sóng mang phụ nữa.
Mỗi khi điện áp tín hiệu đổi chiều từ + sang – hay
ngược lại thì sóng mang phụ lại đảo lại pha 180 độ.
Như vậy, tín hiệu mầu của hệ thống NTSC là tín
hiệu điền biên, điều pha có tần số bằng tần số sóng
mang.

4. Chọn tần số sóng mang phụ SMP
Để đảm bảo độ tương thích giữa
truyền hình màu và truyền hình đen
trắng thì kênh của truyền hình màu phải
có phổ kênh bằng đúng phổ kênh của
truyền hình đen trắng.vì vậy tín hiệu
mầu phải nằm trọn vẹn trong phổ của
tín hiệu chói.và để tránh can nhiễu từ
màu sáng chói thì tín hiệu mầu phải nằm
trọn vẹn trong phổ tần cao của tín hiệu
chói.
Mà Eγ của NTSC là 0/4.2 MHZ
;Tín hiệu mầu của NTSC có dải phổ cao
nhất 0-1.5MHZ nhưng trong thực tế khi
truyền chỉ truyền dải phổ 0-1.2MHZ
.vậy f

mp
cao nhất là:f
mp
<4.2-
0.6=3.6→f
mp
<3.6MHZ.
Nhiễu
do
SMP
gây
ra
Sơ đồ nhiễu do SMP
gây ra trên màn hình


•
Phổ tín hiệu chói là phổ vạch,được phân bố là các bội
số của f
H
(tần số dòng.vì vậy nếu chọn f
mp
=f
H
.(2n-1)/2
dao động tần số sóng mang phụ (SMP) đã giảm đi
nhiều.trong một chu kỳ quét dòng có (2n-1)/2 chu kỳ
dao động tần số SMP nên pha dao động của SPM đảo
pha 180
o

từ dòng này sang dòng khác.Kết quả vị tri các
điểm sáng và tối gây ra do có dao động SMPsẽ lần lượt
đổi vị trí cho nhau khi quét từ dòng trên xuống dòng
dưới.các điểm sáng tối xen kẽ theo chiều đứng bù trừ
cho nhau tạo cảm giác màn ảnh có độ chói đồng đều.
•
Mặt khác số mành quét trong một mành là lẻ nên cứ
sau 1 mành vị trí đen,trắng thì lại đổi cho nhau,giúp cho
ta cảm giác bình quân độ chói theo thời gian.Vì vậy
trong hệ NTSC lưa chọn fmp=(2n-1)f
H
/2 lựa chọn n phù
hợp để có SMP thỏa mãn cả hai điều kiện đã nêu
trên,thực tế n = 282 nên f
mp
=3.58MHZ hoặc 4.43 MHZ.

5. Tín hiệu đồng bộ màu
x
U
C
U
( t )
U
ts
U
0
Bộ tách sóng tín hiệu mang màu
Sau khi tách tín hiệu mang màu cao tần ra khỏi tín hiệu chói, tín
hiệu mang màu cao tần được đưa vào bộ tách sóng để tạo lại tín hiệu

mang màu tần số cơ sở (tần số video) là U’
I
và U’
Q
.


Bộ tách sóng tín hiệu mang màu thường là tách sóng đồng bộ (còn gọi là bộ
tách sóng nhân). Trong máy thu hình còn phải có mạch tạo ra dao động tần số
mang phụ có tần số và pha đồng bộ với tần số và pha dao động tần số sóng
mang phụ bên phát. Dao động đó cũng được đưa vào bộ tách sóng để tạo ra
tích số:
U
(t)
=U
0
.U
c
=U
0
.[U’
Q
sin(ωt+33
o
)+U
I
cos(ωt+33
o
)]
U

0
=a sin(ωt + α) là dao động tần số mang phụ tạo ra ở bên thu.

Như vậy bên thu cần có U
0
ổn định và đồng bộ với sóng mang phụ
ở phía phát.vì vậy bên phát truyền sang phía thu một chuỗi dao động
chuẩn về pha và tần số của SMP đây là tín hiệu đồng bộ màu.Yêu cầu
tín hiệu đồng bộ màu không ảnh hưởng đến đồng bộ dòng và đồng bộ
mành.
Vậy tín hiệu đồng bộ màu NTSC là một chuỗi 8/10 chu kỳ có tần
số bằng tần số fmp có pha đồng pha với sóng mang phụ phía phát và
chuỗi xung này được cài ở sườn sau của xung xóa dòng có biên độ đỉnh
bằng 0,9.S(S: biên độ xung đồng bộ dòng) trừ 9 dòng đầu của sung tắt
mành.

XUNG ĐỒNG BỘ MÀU HỆ NTSC



Các tiêu chuẩn của hệ màu NTSC
Dạng tín hiệu hình màu hệ NTSC
F
mp
=3.58MHz
E
I
=0 1.2MHz
E
Q

=0 0.5MHz
IF
1
=41.25MHz
IF
h
=45.75MHz
IF
m
=42.17MHz
E
Y
=0 4.2MHz
f
H
=15750MHz
f
m
=60MHz
D
K
=6MHz

6. MÃ HÓA NTSC