Công nghệ sản xuất các chương trình truyền hình

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TỰ
Truyền hình đen trắng là bước mở đầu cho việc truyền các hình ảnh đi xa.
Nó được nghiên cứu và chế tạo vào những năm 60 với những ống thu hình
Vidicon.
Truyền hình đen trắng đã được 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 lượng hoàn hảo. Nhưng truyền
hình đen trắng lại có nhược điểm là không có khả năng truyền đi các hình ảnh có
màu sắc như 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 được 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 lượng 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 đi qua hệ thống quang học của máy quay hội tụ
trên Katốt quang điện của bộ chuyển đổi ảnh tín hiệu. Ở bộ chuyển đổi này ảnh
quang được chuyển đổi thành tín hiệu điện nghĩa là chuyển đổi năng lượng ánh
sáng thành năng lượng điện.
- Hình ảnh là tin tức cần truyền đi, tín hiệu điện mang tin tức về hình ảnh
được gọi là tín hiệu hình hay tín hiệu Video. Quá trình chuyển đổi ảnh quang
1
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 được khuyếch đại, gia công được truyền đi theo kênh
thông tin sang phía thu. Ở phía thu, tín hiệu hình được khuyếch đại lên đến mức
cần thiết rồi đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu→ảnh. Bộ chuyển đổi này có tác
dụng ngược lại với bộ chuyển đổi ở phía phát, nó chuyển đổi tín hiệu hình nhận

được thành ảnh quang. Quá trình chuyển đổi hình thành ảnh quang là quá trình
tổng hợp ảnh, hay 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 được ảnh quang đã
truyền đi xa. Để thực hiện được sự đồng bộ và đồng pha trong hệ thống truyền
hình phải dùng một bộ tạo xung đồng bộ, xung đồng bộ được đưa đến bộ chuyển
đổi ảnh→ tín hiệu để khống chế quá trình phân tích ảnh, đồng thời đưa đến bộ
khuyếch đại và gia công tín hiệu hình để cộng với tín hiệu hình rồi truyền sang
phía thu, tín hiệu hình được cộng thêm xung đồng bộ được gọi là tín hiệu truyền
hình.
Ở phía thu, xung đồng bộ được tách ra khỏi tín hiệu truyền hình và dùng
để khống chế quá trình tổng hợp ảnh hay quá trình khôi phục ảnh.
2
Kênh
thông
tin
Bộ
khuyếch đại
tín hiệu
Bộ
chuyển đổi
tín hiệu ảnh
Bộ
tách xung
đồng bộ
Bộ
tạo xung
đồng bộ
Cảnh

vật
Ống
kính
Hình
ảnh
A
A
Hình I.1-1. Sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình
Bộ chuyển đổi
ảnh → tín hiệu
Bộ Khuyếch
đại và gia
công tín hiệu
I.1.1. Nguyên lý tạo tín hiệu Video.
Trong truyền hình để truyền được ảnh động, từng ảnh được phân tích bằng
quá trình quét thành các dòng theo chiều ngang. Có 2 phương pháp quét: Quét
lần lượt và quét xen kẽ.
I.1.1.1 Quét lần lượt.
- Các dòng được quét theo thứ tự từ mép trái dòng 1 sang mép phải dòng
A và quay về phía trái theo nét rời. Rồi lại bắt đầu từ mép trái dòng 2 quét về
mép phải dòng B sau đó lập tức quay về mép trái dòng 3.... Cứ như vậy dòng
điện tử quét từ phía trên xuống đến Z. Như vậy là kết thúc việc phân tích một
ảnh. Sau đó 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: Phương pháp đơn giản, thiết bị đơn giản, cũng như đơn giản về đồng
bộ.
Nhựơc điểm: Phổ thị tần rất rộng 13MHz.
I.1.1.2. Quét xen kẽ.
Phương pháp quét xen kẽ giống phương pháp quét lần lượt ở chỗ dòng
điện tử cũng quét từ trên xuống dưới, từ trái qua phải và các dòng điện tử quét

ngược cũng được xoá. Điểm khác cơ bản là một ảnh được chia thành 2 mành và
thực hiện quét theo nguyên lý sau. Mỗi ảnh được truyền làm hai lượt, lượt đầu
3
1
2
3
4
A
B
Z
Điểm ảnh
Điểm bắt đầu
SƠ ĐỒ QUÉT LẦN
LƯỢT
truyền tất cả các dòng lẻ (1,3,5,7...) gọi là mành lẻ. Lượt hai truyền tất cả các
dòng chẵn (2,4,6..) gọi là mành chẵn.
Ưu điểm: Phổ tín
hiệu của phương pháp quét xen kẽ (6,5MHz) hẹp hơn phổ tín hiệu của phương
pháp quét lần lượt (13MHz).
Nhược 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 được phân tích thành các phần tử nhỏ
truyền lần lượt tới phía thu và được tổng hợp lại tại màn hình của phía thu. Tất
cả các phần tử của ảnh được khôi phục và xuất hiện lần lượt đối với mắt người
xem.
4

Hướng mành quét
Dòng 1, mành 2Dòng 1, mành 1
SƠ ĐỒ QUÉT XEN KẼ
Hướng dòng quét
Camera sử dụng đèn phân tích ảnh để hội tụ ảnh quang nên lớp ảnh quang tỷ lệ
thuận với ảnh được chiếu sáng tại mọi điểm, được triển khai và lưu trên lớp này.
Một dòng điện tử được dùng để biến đổi ảnh điện chung thành dòng điện tương
ứng. Dòng điện tử này được hội tụ vào một điểm tròn và được kéo lần lượt qua
ảnh có hai mành theo hai dòng liên tiếp. Mỗi dòng chứa một nửa số dòng quét
cuả một ảnh. Hai mành được sắp xếp theo chiều đứng sao cho các dòng quét xen
kẽ nhau và chúng tạo thành ảnh. Ảnh được quét từ trái sang phải từ trên xuống
dưới. Tia quét được điều khiển bằng hai từ trường ngang và đứng thông qua cặp
cuộn dây quét. Quá trình này được gọi là quét xen kẽ tuyến tính.
Tín hiệu video tổng hợp được 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 0
v
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 mã 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 trưng biên độ, độ rộng tần số

và dạng thích hợp cho đồng bộ. Xung đồng bộ có cực tính âm (-0,3v). Tín hiệu
5
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
thường kết nối với nhau bằng cáp đồng trục (không đối xứng 75Ω).
I.1.3. Quá trình tái tạo lại hình ảnh.
Ở phía thu, đèn tổng hợp hình ảnh CRT tạo lại ảnh ban đầu. Dòng điện tử
trong CRT được 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 tưởng 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
trưng dòng điện trong CRT (đặc trưng 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 trước là sửa gama. Kết quả nhận được 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 đó có thể nhập chung với video để truyền đi trên cùng một
đường mà không bị lẫn lộn vào nhau.
Ba tin tức đầu được phân biệt bằng các tin tức đen trắng (Ey) nằm trên
mức 0. Hai tin tức về đồng bộ dọc F
H
, F
V
nằm phía dưới. Dải tần của Ey là 0→

6
4,2MHz. Tin tức thứ 4 âm thanh được điều tần với tần số 4,5MHz sau đó nhập
chung với tin tức trên. Như vậy truyền hình đen trắng đã chứa tổng cộng 4 tin
tức, tin tức Audio được 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 được
đưa vào mạch điều biên (AM) với sóng mang 187,25 MHz. Người ta chỉ truyền
đi dải biên cao do đó kênh 9FCC là từ 187,25→191,75MHz. Trong đó tin tức chỉ
độ sáng tối chỉ từ 187,25→191,45MHz và tin tức âm thanh ở ngay 191,75 MHz.
I.3. TRUYỀN HÌNH MÀU.
I.3.1. Nguyờn lý truyền hỡnh màu.
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 hoàn chính với tốc
độ ổn định rất cao. Do thế giới ngày càng phát triển và ngành điện tử cũng phát
triển nhanh chóng mà truyền hình đen trắng không đáp ứng được nhu cầu thưởng
thức ngày một cao của con người nó không 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 triển hoàn 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
thể thu được truyền hình đen trắng.
Nguyên lý truyền hình màu dựa vào những đặc điểm của máy thu màu sắc, mắt
người và thuyết ba màu cơ bản này qua sự pha trộn giữa các màu với cường độ
khác nhau ta có được đầy đủ các màu sắc trong thiên nhiên.
7
Để có thể tái tạo thêm hình ảnh màu, cần thiết phải truyền thêm thông tin về màu
sắc ngoài thông tin về 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 và 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 để 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 sắc.
Tất cả các nguyên tắc của truyền hình đen trắng đều được tận dụng ở truyền
hình màu. Nói cách khác đi truyền hình màu trước 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 cường 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.
I.3.1.1. Nguyên tắc truyền 3 màu chính.
Muốn có được 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 được 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 được phân tích thành 3 chùm tia nhờ hệ thống
lăng kính và gương phản chiếu. Sau đó 3 chùm tia này đi qua hệ thống kính lọc
R, G, B. Ở mặt kia của hệ thống kính lọc sẽ chỉ có các thành phần R, G, B và tác
động lên 3 đèn quang điệnVidicom để chuyển đổi thành 3 tín hiệu điện, sau sửa
méo sẽ được 3 tín hiệu điện E
R
, E
G
, E
B
.
8
R G B
Ánh sáng
Ánh sáng

ánh sáng
Điểm
màu
Thấu
kính
Gương
Gương
R
G
B
Lăng kính
Lọc đỏ
Lọc lục
Lọc lam
Kính lọc
ÁS
Vidicom 1
Vidicom 2
Vidicom 3
E
R
E
G
E
B
E
y
E
R
-E

y
E
B
-E
y
HÌNH I.1-2. NGUYÊN TẮC TRUYỀN BA MÀU CHÍNH
Bằng các phương pháp điều chế khác nhau vào sóng mang phụ hai trong 3
tín hiệu màu là E
R
-E
Y
và E
B
-E
Y
được lồng vào phổ tín hiệu chói của kênh truyền
hình đen trắng để phát đi.
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
, E
G
,E
B
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 K
R
, K
B

, K
G
với cường độ khác nhau mang tin tức của ảnh bắn vào các
điểm phát màu tương ứng trên màn hình màu để tái tạo lại ảnh màu.
I.3.1.2. Mã hóa và giải mã trong truyền hình màu.
- Mã hóa.
9
U
tín hiệu
E
y
FMsound
0 6 6,5 f(MHz)
Tín hiệu đen trắng
U
tín hiệu
E
y
FMsound
0 4,43 6 6,5 f(MHz)
Tín hiệu màu
Tín hiệu đen trắng truyền đi 4 tin tức Ey, F
H
, F
V
, FM sound được gói trong
kênh sóng Fcc= 4,5MHz hay OIRT= 6,5 MHZ. Do tính chất tương dung để các
máy đen trắng nhận được tín hiệu từ đài phát màu và nhận hình đen trắng, đài
phát màu cũng phải truyền đi 4 tin tức trên và cũng được gói trong kênh FCC và
OIRT. Vậy hai tín hiệu sắc E

R
-E
Y
và E
B
- E
Y
sẽ phải nằm đâu trong các kênh
sóng này khi mà tất cả đã chiếm hết chỗ. Tín hiệu chói Ey chiếm từ 0→6 MHz
(hoặc 4,2 MHz) và 6,5 MHz (hoặc 4,2MHz) là tin tức của âm thanh. Khoảng hở
500 KHz từ 6→6,5 KHz (hoặc 300KHz từ 4,2→4,5 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).
Phương thức để chèn hai tín hiệu sắc vào kênh sóng đã có sẵn của đen
trắng. Bước trước tiên là một mạch ma trận sẽ làm các công việc cộng, trừ các
điện áp theo tỷ lệ đã định sẵn để chuyển đổi E
R
, E
G,
, E
B
thành một tín hiệu chói
Ey và hai tín hiệu sắc E
R
-E
Y
và E
B
- E
Y

. Tiếp theo người ta điều chế tín hiệu sắc
với sóng mang phụ có tần số bé hơn tần số cao nhất của Ey. Cuối cùng cho nhập
chung sóng mang phụ đã điều chế này vào tín hiệu màu trong đó có chứa tất cả 6
10
Mạch
ma trận
E
R
E
G
E
B
Điều
chế
+
E
Y
E
R
- E
Y
E
B
- E
Y
C
Tín hiệu màu
F
SC
HÌNH I.1-3. MÃ HÓA

tin tức. Vậy tin tức truyền đi được bắt đầu từ 3 tín hiệu E
R
, E
G,
, E
B
chuyển đổi
dần thành tín hiệu màu gọi là quá trình mã hóa tín hiệu màu.
- Giải mã.
Khoảng tần số của tín hiệu màu nằm hoàn toàn trong kênh sóng OIRT
hoặc FCC. Nó được điều biên AM và truyền đi giống như đã truyền tín hiệu đen
trắng. Như vậy phần đầu của máy thu hình màu gồm Anten, Tuner, IF và tách
sóng hình vẫn giống như máy thu hình đen trắng.
11
Tại đầu ra của tầng dải điều biên (tách sóng hình) chúng ta có được tín
hiệu màu. Một mạch lọc sẽ giải ra sóng mang phụ đã điều chế rồi tách sóng để có
hai tín hiệu E
R
-E
Y
và E
B
- E
Y
. Phối hợp với tín hiệu chói Ey cả 3 tin tức sẽ được
đưa vào mạch ma trận để lấy ra đủ 4 tin tức đưa vào đen hình. Ba tia điện tử bắn
ra sẽ mang lại 3 tin tức đầu tiên là E
R
,

E
G,
, E
B
. Toàn bộ quá trình trên xảy ra tại
máy thu hình màu gọi là quá trình giải mã tín hiệu màu.
+Sự xuyên lẫn và lý do tồn tại các hệ màu khác nhau.
Khi nén sóng mang phụ đã 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 phương pháp điều chế như 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 được kết quả tối ưu.
+ 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 được định nghĩa:
Ey = 0,3E
R
+ 0,59E
G
+ 0,11 E
B
12
Tín hiệu
màu
Lọc
dải
Tách
sóng
E
y

E
R
- E
Y
E
B
- E
Y
E
B
- E
Y
E
R
- E
Y
E
G
- E
Y
E
R

E
G
E
B
Mạch
ma
trận

HÌNH I.1-4. GIẢI MÃ TÍN HIỆU MÀU
Qua nghiên cứu về cấu tạo và sự cảm nhận màu sắc của mặt người, người
ta thấy rằng độ chói 100% mà mắt người cảm nhận được 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 được làm sẵn giống như độ nhậy của mắt để có được tin tức về
độ chói của cảnh tạo hình đen trắng. Ở Camera màu 3 thành phần R, G, B đã
được tách riêng và muốn có được lại tin tức về độ chói như cũ người ta phải
nhập chung chúng theo tỷ lệ như cũ.
Giả sử cảnh là trắng có cường độ sáng chuẩn (tương ứng mức chói 100%)
Camera đen trắng thu cảnh này cho ra video với mức cao nhất 100% với biên độ
đỉnh - đỉnh =1volt. Ở camera màu phổ được chia làm 3 quãng và biên độ của 3
quãng phổ như cũ, 3 đèn điện tử Vidicom vẫn đo được E
R
=1
V
, E
G
=1
V
, E
B
=1
V
. Để
tạo lại tín hiệu chói giống như Camera đen trắng người ta lấy 30% của E
R
, 59%
của E
G
, 11% của E

B
để có.
Ey = 30+59+11 =100%.
Ảnh được thể hiện chính xác hơn khi ta thu cảnh xanh lá cây và mái ngói
đỏ giữa trưa nắng. Cường độ sáng tối ở cả 2 nơi bằng nhau, nếu độ nhậy của đèn
điện tử Vidicom lại đồng đều với các bước sóng thì kết quả đo cường độ sáng ở
lá cây xanh và mái ngói đỏ sẽ được hai điện áp bằng nhau, do đó không tạo lại
hình ảnh đen trắng được. Chính vì độ nhậy không đều chỉ có 30% ở bước sóng
đỏ và 59% ở bước sóng xanh (so với 100% ánh sáng trắng có cùng cường độ).
Vì vậy hai điện áp đo được sẽ khác nhau và trên màn hình đen trắng hình sẽ sáng
đậm ở mái ngói đỏ và xám nhạt ở xanh lá cây.
13
+ 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
với bước sóng λ = 380÷788nm. Ánh sáng tự nhiên có nguồn là mặt trời phát ra
ánh sáng trắng nó là tổ 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 được 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 không có sự cảm nhận
đồng thời nhiều chi tiết tinh vi.
14
Cảnh

Cảnh
R G
B
CAM
CAM
E
R
E
B
E
G
E
Y
=0.3E
R
+0.59E
G
+0.11E
B
E
Y
B&W video camera
Color video camera
Hình I.1-5. Sự tạo thành E
y
ở Camera đen trắng và màu
Mắt có độ nhậy lớn nhất đối với màu lục, sau là vàng lam (λ
G
= 525nm ÷
575nm)

Độ nhậy cuả mắt đối với ánh sáng màu lơ chỉ đạt 10% so với màu lục (λ
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 chỉ mức độ sáng
cuả màu sắc.
* Sắc màu: Là thông số chỉ tính chất của màu nhờ đó ta nhận biết được
các màu khác nhau đỏ, lục, cam, vàng...
* Độ bão hoà màu là thông số chỉ tính đậm nhạt của màu. Nếu ta lấy phẩm
đỏ đổ 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 không thay đổi đó chính là độ bão hoà
màu.
* Độ sạch màu: Là thông 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 thông của
ánh sáng trắng lẫn trong quang thông của nguồn sang đó.
I.3.2. Đặc điểm các hệ truyền hình màu.
Để có thể tái tạo lại một hình ảnh màu cần thiết phải truyền thêm thông tin
về màu sắc, ngoài thông 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 để 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. Để phát đi đồng thời ba tín hiệu với hệ
thống thu phát có giải thông tần không rộng hơn với hệ thống truyền hình đen
15
trắng. Người ta đã đề ra nhiều giải pháp hình thành nhiều tiêu chuẩn truyền hình
khác nhau.
16
I.3.2.1. Hệ màu NTSC.
Hệ NTSC là hệ màu đầu tiên được ra đời tại Mỹ và chính thức được phát

sóng vào năm 1954 trên kênh FCC.
Hệ NTSC dùng mạch ma trận để chuyển đổi 3 tín hiệu màu cơ bản là E
R
,
E
G,
, E
B
thành tín hiệu chói Ey và hai tín hiệu màu E
I
và E
Q
theo các biểu thức
sau:
E
Y
= 0,3E
R
+ 0,59E
G
+ 0,11E
B
E
I
= 0,74 (E
R
–E
Y
) – 0,27 (E
B

- E
Y
)
E
Q
=0,48 (E
R
-E
Y
) + 0,14(E
B
–E
Y
)
Tín hiệu NTSC được truyền đi trên kênh sóng FCC có dải tần hẹp
4,5MHZ. Để giảm tối đa sử ảnh hưởng của truyền hình sắc càng nhiều càng tốt
thì phương pháp thu hẹp được giải thông của tín hiệu sắc càng nhiều càng tốt.
Kết quả nghiên cứu cho thấy chỉ có màu nằm theo hướng E
Q
lệch pha 33
o
so với
trục toạ độ là mắt người phân tích kém nhất và giải tần tương ứng chỉ cần
0,5MHz. Còn tất cả các hướng khác giải thông tương ứng đều xấp xỉ 1,5MHz. Vì
vậy hệ NTSC đã xoay cả hệ trục E
B
-Ey và E
R
-Ey đi một góc 33
0

và xác định tọa
độ màu mới bằng hệ trục toạ độ Ey và E
Q
. Do đó giải tần của một trong hai tín
hiệu sắc Ey chỉ còn 0,5MHz giải tần Ey lý thuyết là 1,5MHz nhưng thực tế chỉ
truyền đi 1,2MHz.
+ Điều biên nén (SAM)
17
SAM
SAM
Mạch
ma trận
E
R
E
G
E
B
E
I
E
Q
E
Y
C
1
C
2
Sin3,58
Sin3,58

Hình I.1-6. Điều biên nén E
I
, E
Q
vào sóng sin 3,58MHz
Trước khi nhập chung vào tín hiệu chói 2 tín hiệu sắc được điều biên ném
vào sóng mang phụ Fsc có tần số được chọn là 3,58MHz.
+ Điều chế vuông góc.
Sau khi điều biên nén E
I
, E
Q
trở thành hai sóng sin có tần số Fsc =
3,58MHz có biên độ E
I
, E
Q
để phân biệt chúng rõ ràng mà không lẫn lộn với
nhau người ta chọn sóng mang phụ đã điều chế E
I
sớm pha lên 90
0
so với pha
của E
Q
hay gọi là điều chế vuông góc 2 tín hiệu sắc E
I
, E
Q
.

Mạch điều chế vuông góc mô tả cách thức để nhập chung hai tin tức E
I
và E
Q
.
Trước tiên một mạch dao động tạo ra sóng sin 3,58 MHz. Người ta cho sớm pha
lên 33
0
để điều biên nén E
Q
rồi lại làm sớm pha thêm 90
0
nữa để điều biên nén
E
I
. Sóng điều biên nén của E
I
(hay C
1
) là sóng sin có tần số 3,58Mhz. Biên độ Ey
và pha là 123
0
so với pha gốc 0 từ mạch dao động ra. Tương tự sóng điều biên
nén của E
Q
(hay C
2
) là sóng sin có tần số 3,58MHz, biên độ là E
Q
và pha là 33

0
so
với pha gốc. Hai sóng C
1
và C
2
lệch pha nhau 90
0
được nhập chung vào một
mạch cộng để có duy nhất C = C
1
+C
2
18
Mạch
ma trận
E
R
E
G
E
B
SAM
SAM
OSC F
SC
3,58MHz
+33
0
+90

0
+
C
1
C
2
C
E
Y
Hình I.1-7. Mạch điều chế
vuông góc
+ Mã hóa màu ở hệ NTSC.
Bắt đầu bằng ba tin tức của cảnh màu E
R
, E
G
, E
B
mạch ma trận chuyển đổi
thành một tín hiệu chói Ey có dải tần từ 0→4,2MHz và hai tín hiệu sắc E
I
có
giải tần 1,2MHz (lý thuyết là 1,5MHz) và E
Q
có giải tần 0,5 MHz. Hai tín hiệu
sắc này được điều biên nén với sóng mang phụ F
sc
= 3,58 MHz và có pha lần lượt
lệch 33
0

và 33
0
+ 90
0
= 123
0
so với pha gốc 0
0
. Hai sóng điều biên nén của sóng
E
I
và E
Q
sau đó nhập chung để có một sóng C = C
1
+ C
2
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 0,7µs. Như vậy Ey và C sẽ đến mạch cộng cùng
một lúc và tránh hiện tượng sai pha.
Để có thể tách sóng, hệ màu NTSC phải truyền đi tin tức về pha gốc của
sóng mang phụ. Tin tức thứ bảy này gọi là lóe màu (Coulor Burst) hay còn gọi là
xung đồng bộ màu. Bắt đầu từ F
sc
có pha 0
0
được đảo pha 180
0
để đưa vào tầng

19
Mạch
ma trận
E
R
E
G
E
B
SAM
SAM
OSC F
SC
3,58MHz
+33
0
+90
0
+
E
Y
+
C
1
C
C
2
+
180
0

Bust
gate
E
Y
4,2MHz
E
Q
4,2MHz
E
I
1,2MHz
Delay 0,7µs
F
H
NTSC color
video
Hình I.1-8. Mã hóa hệ NTSC
cổng lóe. Cổng này bình thường đóng và chỉ mở ra một dòng một lần khi xuất
hiện xung có tần số F
H
rơi đúng vào thời điểm thềm sau của xung đồng bộ
ngang. Kho cổng mở khoảng từ 8÷12 chu kỳ, sóng sin 3,58 có pha 180
0
đi xuyên
qua cổng nhập chung với tín hiệu chói và nằm gọn 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 được tín hiệu màu NTSC có chứa tổng cộng 7 tin tức.
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 số. Hai tin

tức đồng bộ nằm dưới mức 0 có biên độ - 40%, phân biệt nhau bằng khổ rộng
của xung.
2 tin tức về màu E
I
và E
Q
nằm trong sóng điều biên nén vuông góc (F
sc
=
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 -33
0
.
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.
20
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% nằm gọn trong thềm sau của xung đồng bộ
ngang độc lập với 6 tin tức trên.
+Giải mã màu ở hệ NTSC.
21
FM sound
0.6 0.6
1.3
0 2.38 4.2 4.5 MHz
0.5
1
E

Y
E
I
E
Q
F
SC
=3.58
Hình I.1-9. Phổ tần của tín hiệu truyền hình màu đầy đủ hệ NTSC
Chúng ta đã biết tín hiệu hình màu NTSC có dải tần hoàn toàn nằm trong
kênh sóng F
sc
và như vậy nó cũng được truyền ngoài trời như đã truyền tín hiệu
đen trắng. Vậy phần đầu của máy thu hình màu gồm: Anten, tuner, IF, tách sóng
hình... cũng thiết kế như máy thu hình đen trắng. Bắt đầu tại ngõ ra của tầng tách
sóng hình ta có được gọi là tín hiệu màu NTSC trong đó có chứa 7 tin tức. Bốn
tin tức của đen trắng sẽ được tách ra để dùng vào mục đích như đã thấy ở máy
thu hình đen trắng, còn lại 3 tin tức về màu cũng sẽ được tách ra dành cho việc tái tạo
màu.
Ở tầng tách sóng hình, toàn bộ giải tần của Ey được đưa tới mạch ma trận
ngang qua một dây trễ 0,7µs để đợi 2 tín hiệu sắc E
I
và E
Q
. Toàn bộ giải tần này
(0÷1,2MHz) đồng thời cũng được đưa vào tầng khuyếch đại màu. Đó là một tầng
khuyếch đại lọc, chỉ khuyếch đại các tần số trong khoảng sóng mang phụ đã điều
biên nén (xung quanh 3,58MHz). Sóng mang phụ đã điều biên nén sau đó rẽ làm
2 đường đưa vào mạch ma trận cùng với tín hiệu chói Ey. Mạch ma trận sẽ làm
công việc cộng trừ các điện áp theo tỷ lệ đã định sẵn để ở ngõ ra có được -Ey

22
-E
y
E
B
- E
Y
E
R
- E
Y
E
G
- E
Y
E
R

E
G
E
B
Mạch
ma
trận
HÌNH I.1-10. GIẢI MÃ HỆ
NTSC
OSC
33
0

+90
0
B.Gate
Color IF
ĐET I
ĐET Q
G - T
NTSC Video
Delay 0,7µs
E
Y
E
I
E
Q
F
H
đưa vào Katôt đèn hình màu và E
B
-Ey và E
R
-Ey, E
G
-Ey đưa vào ba lưới 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 đồng bộ ngang. Như vậy ở ngõ ra
của tầng cổng loé, tất cả các tin tức khác đều bị loại bỏ và chỉ còn lại tin tức loé
màu với pha là pha gốc 0

0
được đưa 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
.
Người ta làm sớm pha sóng sin này lên 33
0
để đưa vào tách sóng điều biên nén
của E
Q
rồi lại làm sớm pha lên 90
0
nữa để đưa vào tách sóng E
I
.
+Nhận xét về hệ NTSC.
Ưu điểm:
Hệ NTSC truyền đồng thời cả hai tín hiệu sắc E
I
và E
Q
.
Điều biên nén vuông góc E
I
và E
Q
vào sóng mang phụ là Fsc = 3,58MHz.
Tín hiệu màu NTSC có chứa 4 tin tức có sẵn ở truyền hình đen trắng (Ey)
2 tín hiệu sắc E
I

và E
Q
, 1 tín hiệu loé màu.
Nhược điểm:
Hệ NTSC rất nhạy cảm với méo pha. Sai số về pha cho phép ±10 nhưng
nếu ± 20 mắt người đã cảm nhận được rồi.
Hệ thống kém nhạy hơn với biên độ nhưng cũng không vượt quá 30%.
Tín hiệu mang màu điều chế đơn biên sẽ sinh ra lẫn màu, điều này làm cho
màn của ảnh không được 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. Được phát sóng chính thức năm 1966 trên kênh sóng CCIR
(5,5MHz phương pháp mã hoá xem như là hệ NTSC cải tiến. Hai tín hiệu sắc U
23
và V vẫn được điều biên nén vuông góc vào trong sóng mang phụ chọn bội số lẻ
của F
H/2
(Fsc = 4,43MHz) nhưng một trong hai tín hiệu sắc (tín hiệu V) bây giờ
được đảo pha lần lượt từng dòng một. Bằng cách này tại máy thu tín hiệu sắc
được tự động sửa sai pha (nếu có sai) và như thế khắc phục được nhược điểm
của hệ NTSC. Ngày nay hệ PAL được dùng rộng rãi ở nhiều nước như; Đức,
Thuỵ Điển, Anh....
+ Đặc điểm hệ màu PAL.
Xuất phát từ lý do khử nhiễu và đảm bảo tín hiệu tương dung tốt với
truyền hình đen trắng, người ta chọn tần số sóng mang màu Fsc theo biểu thức
sau:
F
SC
= (284-1/4) F
H

+ 1/2 F
V
= (284 –1/4) 15625 +25 = 4,43361872Hz ≈ 4,43 MHz
Tín hiệu chói Ey được tính theo công thức:
E
Y
= 0,3E
R
+0,59 E
G
+0,11 E
B
Độ rộng dải tần là 5MHz, hai tín hiệu sắc được định nghĩa là:
E
U
= 0,493 (E
B
–E
Y
)
E
V
= 0,877(E
R
-E
Y
)
Hai hệ số nén 0,493 và 0,877 chính là đã thấy ở hệ NTSC chỉ khác là ở hệ PAL
không cần xoay hệ trục đi 33
0

, giải tần E
U
và E
V
từ 0,5÷1,5MHz 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 như hệ NTSC.
+ Điều chế vuông góc.
24
Điều biên
cân bằng
Trigơ
đếm
Điều biên
cân bằng
Dịch pha
180
0
Tạo sóng
mang phụ
Dịch pha
90
0
E
U
F
H
Cộng
tuyến tính
U

U
±U
V
U
M
Hình I.1-11. Điều chế vuông góc ở hệ PAL
Hai tín hiệu sắc điều chế cân bằng và vuông góc lên cùng một sóng mang
phụ được chọn là bội số lẻ của 1/2F
H
rồi lồng vào phổ tần tín hiệu chói Ey để
cùng đồng thời phát đi giống như hệ NTSC nhưng khác ở chỗ là phía phát đã đảo
pha riêng sóng mang tín hiệu E
V
lần lượt 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 được nhược 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:
- Thực hiện việc tự động điều chỉnh tần số và góc pha ban đầu của dao
động điều hòa, do bộ tạo sóng mang phụ trong máy thu hình tạo ra. Sao cho lúc
nào cũng bằng tần số và góc pha ban đầu của sóng mang phụ phía phát (giống hệ
NTSC).
25