Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông Chương 3: Nguyên lý thu phát hình

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
49


Chương III
NGUYÊN LÝ PHÁT-THU HÌNH
A. NGUYÊN LÝ PHÁT HÌNH:

I. PHƯƠNG PHÁP QUÉT HÌNH

Để thay thế bộ cảm biến gồm 10
8
sensor của mắt cảm nhận hình ảnh của vật thể
thì người ta sử dụng camera_thiết bị gồm một hệ thống thấu kính và các mạch điện tử
để chuyển đổi các điểm của hình ảnh theo từng dòng thành các tín hiệu điện. Ở máy
thu, để tái tạo lại hình ảnh này người ta dùng phương pháp quét, tổng quát như sau:







Một hình ảnh tổng quát sẽ được cắt ra thành n dòng, các điểm ảnh trên từng
dòng lần lượt được chuyển thành các tín hiệu điện có độ mạnh yếu tương ứng với độ
sáng và màu sắc. Khi tái tạo lại ảnh các tín hiệu điện trên từng dòng trên sẽ được đưa
vào điều khiển một súng điện tử để vẽ lại hình ảnh trên màn hình. Tùy theo độ mạnh
Xuất phát
của ảnh

Khung
ảnh
Dòng 1

Dòng 2




Dòng n
Dòng 1

Dòng 2




Dòng n
Hình 3.1 Nguyên lý quét hình
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
50
yếu của tín hiệu tại các điểm trên một dòng mà độ sáng của màn hình sẽ khôi phục lại
như hình ảnh ban đầu.
Số dòng quét trong một ảnh và số ảnh quét trong 1 giây được xác định dựa trên
2 tiêu chuẩn truyền hình:
- OIRT (International Radio-Television Organisation): là tiêu chuẩn truyền hình
châu Âu, trong đó qui định số dòng quét là 625 dòng và số ảnh/s ~ 25 ảnh.
- FCC (Federal Communications Commssion ): là tiêu chuẩn truyền hình của

Mỹ trong đó qui định số dòng quét là 525 dòng và số ảnh quét trong 1 giây ~30
ảnh.
Tuy nhiên, trong thực tế để tăng chất lượng của ảnh người ta sử dụng phương
pháp quét xen dòng:








Việc quét xen dòng đảm bảo số dòng quét trong một giây không tăng nhưng số lần lặp
lại của các bán ảnh tăng gấp đôi dẫn đến đảm bảo chất lượng ảnh quét.
Xem một ảnh mẫu quét:

Hình 3.3
Dòng 2
4
Dòng 1

Dòng 3




Dòng n-1
n
Hình 3.2 Nguyên lý quét xen dòng ở máy thu
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
51











Hình 3.4 bán ảnh 1 và bán ảnh 2
II. DẢI TẦN CỦA TÍN HIỆU HÌNH

Dãi tần của tín hiệu hình gồm 2 bank:
- VHF (very high frequency): 49,75Mhz Æ 223,25Mhz
- UHF (ultra high frequency): 470Mhz Æ 958Mhz
Do tần số của tín hiệu hình thay đổi từ 30Hz đến 4,2Mhz nên độ rộng của mỗi
kênh truyền hình cũng rất rộng và cụ thể phụ thuộc vào tiêu chuẩn truyền hình:
- OIRT: mỗi kênh có độ rộng 8 Mhz

- Chuẩn FCC: mỗi kênh có độ rộng 6Mhz
Sóng mang
Video

Sóng mang
Audio
8Mhz
Hình 3.5 Dải thông của tín hiệu truyền hình OIRT
6,5 Mhz
6 Mhz
0,75 Mhz
1,25 Mhz
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
52

Ở Việt Nam sử dụng tiêu chuẩn OIRT (hệ truyển hình màu PAL D/K, chi tiết ở
phần sau), xem sự phân chia các kênh sóng trong dãi tần truyền hình theo OIRT:
PAL D/K (OIRT) TELEVISION STANDARD - CHANNEL CHART
CATV MHz VIDEO SOUND BROADCAST MHz VIDEO SOUND
01

48.5-56.5

49.75

56.25

21

470-478

471.25

477.75

02

58-66

59.25

65.75

22

478-486

479.25

485.75

03

76-84

77.25

83.75

23

486-494

487.25

493.75

04

84-92

85.25

91.75

24

494-502

495.25

501.75

05

92-100

93.25

99.75

25

502-510

503.25

509.75

06

174-182

175.25

181.75

26

510-518

511.25

517.75

07

182-190

183.25

189.75

27

518-526

519.25

525.75

08

190-198

191.25

197.75

28

526-534

527.25

533.75

09

198-206

199.25

205.75

29

534-542

535.25

541.75

10

206-214

207.25

213.75

30

542-550

543.25

549.75

11

214-222

215.25

221.75

31

550-558

551.25

557.75

12

222-230

223.25

229.75

32

558-566

559.25

565.75

SC-1

111-119

112.25

118.75

33

566-574

567.25

573.75

SC-2

119-127

120.25

126.75

34

574-582

575.25

581.75

SC-3

127-135

128.25

134.75

35

582-590

583.25

589.75

SC-4

135-143

136.25

142.75

36

590-598

591.25

597.75

SC-5

143-151

144.25

150.75

37

598-606

599.25

605.75

SC-6

151-159

152.25

158.75

38

606-614

607.25

613.75

SC-7

159-167

160.25

166.75

39

614-622

615.25

621.75

SC-8

223-231

224.25

230.75

40

622-630

623.25

629.75

SC-11

231-239

232.25

238.75

41

630-638

631.25

637.75

SC-12

239-247

240.25

247.75

42

638-646

639.25

645.75

SC-13

247-255

248.25

254.75

43

646-654

647.25

653.75

SC-14

255-263

256.25

262.75

44

654-662

655.25

661.75

SC-15

263-271

264.25

270.75

45

662-670

663.25

669.75

SC-16

271-279

272.25

278.75

46

670-678

671.25

677.75

1,25 Mhz
Sóng mang
Video
0
Sóng mang
Audio
6Mhz
Hình 3.6 Dải thông của tín hiệu truyền hình màu FCC
4,5 Mhz
4,2 Mhz
0,75 Mhz
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
53
SC-17

279-287

280.25

286.75

47

678-686

679.25

685.75

SC-18

287-295

288.25

294.75

48

686-694

687.25

693.75

SC-19

295-303

296.25

302.75

49

694-702

695.25

701.75

SC-20

303-311

304.25

310.75

50

702-710

703.25

709.75

SC-21

311-319

312.25

318.75

51

710-718

711.25

717.75

CATV MHz VIDEO SOUND BROADCAST MHz VIDEO SOUND
SC-22

319-327

320.25

326.75

52

718-726

719.25

725.75

SC-23

327-335

328.25

334.75

53

726-734

727.25

733.75

SC-24

335-343

336.25

342.75

54

734-742

735.25

741.75

SC-25

343-351

344.25

350.75

55

742-750

743.25

749.75

SC-26

351-359

352.25

358.75

56

750-758

751.25

757.75

SC-27

359-367

360.25

366.75

57

758-766

759.25

765.75

SC-28

367-375

368.25

374.75

58

766-774

767.25

773.75

SC-29

375-383

376.25

382.75

59

774-782

775.25

781.75

SC-30

383-391

384.25

390.75

60

782-790

783.25

789.75

SC-31

391-399

392.25

398.75









SC-32

399-407

400.25

406.75

SC-33

407-415

408.25

414.75









SC-34

415-423

416.25

422.75









SC-35

423-431

424.25

430.75









SC-36

431-439

432.25

438.75









SC-37

439-447

440.25

446.75









SC-38

447-455

448.25

454.75









SC-39

455-463

456.25

462.75

SC-40

463-471

464.25

470.75









SC-41

471-479

472.25

478.75

SC-42

479-487

480.25

486.75









SC-43

487-495

488.25

494.75

SC-44

495-503

496.25

502.75









SC-45

503-511

504.25

510.75

SC-46

511-519

512.25

518.75









SC-47

519-527

520.25

526.75

SC-48

527-535

528.25

534.75









SC-49

535-543

536.25

542.75









SC-50

543-551

544.25

550.75









SC-51

551-559

552.25

558.75









SC-52

559-567

560.25

566.75









SC-53

567-575

568.25

574.75









CATV MHz VIDEO SOUND BROADCAST MHz VIDEO SOUND
SC-54

575-583

576.25

582.75

SC-55

583-591

584.25

590.75









SC-56

591-599

592.25

598.75

SC-57

599-607

600.25

606.75









SC-58

607-615

608.25

614.75

SC-59

615-623

616.25

622.75









SC-60

623-631

624.25

630.75

SC-61

631-639

632.25

638.75









SC-62

639-647

640.25

646.75

SC-63

647-655

648.25

654.75









SC-64

655-663

656.25

662.75









SC-65

663-671

664.25

670.75









SC-66

671-679

672.25

678.75









SC-67

679-687

680.25

686.75









SC-68

687-695

688.25

694.75









SC-69

695-703

696.25

702.75

SC-70

703-711

704.25

710.75









SC-71

711-719

712.25

718.75

SC-72

719-727

720.25

726.75









SC-73

727-735

728.25

734.75

SC-74

735-743

736.25

742.75









SC-75

743-751

744.25

750.75

SC-76

751-759

752.25

758.75









SC-77

759-767

760.25

766.75

SC-78

767-775

768.25

774.75









SC-79

775-783

776.25

782.75









SC-80

783-791

784.25

790.75









SC-81

791-799

792.25

798.75









Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
54
SC-82

799-807

800.25

806.75

III. TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH:

III.1 Dạng sóng của tín hiệu truyền hình đen trắng và truyền hình màu:
Tất cả các màu sắc trong thực tế đều có thể tạo thành từ 3 thành phần màu cơ
bản R (Red), G (Green) và B (Blue). Theo lý thuyết về màu sắc, màu sáng được dựa
trên sự pha trộn R, G và B với phần trăm bằng nhau, tuy nhiên thực tế nếu pha trộn
theo công thức này thì sẽ hình thành màu xanh nhạt do sự cảm nhận về màu sắc là
không thức này thì sẽ hình thành màu xanh nhạt do sự cảm nhận về màu sắc là không
đồng đều:









Hình 3.7

Tín hiệu hình được tạo ra thông qua hệ thống thấu kính và các cảm biến màu
của các camera:

Hình 3.8 Nguyên lý tạo R, G, B

400 440 480 520 560 600 640 680

Sự cảm thụ của
mắt n
gười
Bước sóng
nm
UV Xanh da trời Blue Red Hồng ngọai
(Green)
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
55
Tùy theo màu sắc của điểm ảnh mà tín hiệu ra của các cảm biến R, G, B sẽ có
độ lớn nhỏ khác nhau. Trong truyền hình đen trắng, tín hiệu truyền hình là tín hiệu
chói Y , là thành phần tổng hợp từ R, G, B theo nguyên lý pha màu và theo sự cảm thụ
màu sắc của mắt người có giá trị xác định theo công thức sau:
0,59 0,3 0,11YGRB= ++

Tín hiệu truyền hình màu sẽ gồm tín hiệu Y và hai thành phần R-Y và B-Y.
Ngày nay, tất cả các đài phát đều sử dụng tín hiệu Y, R-Y, B-Y để truyền đi thông tin
tin hình ảnh. Tại máy thu, nếu là máy thu trắng đen sẽ thu nhận 3 thành phần tín hiệu
hình sau đó lọc lấy 1 thành phần Y; nếu máy thu hình màu sẽ tái tạo lại 3 tín hiệu R,
G, B dựa trên 3 thành phần tín hiệu thu được.
Dạng sóng của tín hiệu hình tổng hợp truyền hình đen trắng:

Tín hiệu hình truyền đi theo từng dòng quét, tại cuối mỗi dòng một xung đồng
bộ được truyền kèm theo để cho phép máy thu đồng bộ xung quét của dòng kế tiếp với
đài phát, thời gian xuất hiện xung đồng bộ cũng là thời gian mà súng phóng tia điện tử
tại máy thu di chuyển từ cuối dòng hiện tại trở về đầu dòng kế tiếp.
Khi truyền xong dòng cuối cùng của mỗi bán ảnh, một chuỗi xung đồng bộ
được truyền kèm theo để cho phép máy thu đồng bộ ảnh kế tiếp với đài phát. Thời
gian xuất hiện của xung đồng bộ này cũng chính là lúc súng điện tử tại máy thu di
chuyển từ cuối màn hình đến đầu màn hình để chuẩn bị quét bán ảnh kế tiếp.





Chuỗi xung đồng
bộ mành (ảnh)
Chuỗi xung đồng
bộ mành (ảnh)
Bán ảnh i Bán ảnh i + 1
Tín hiệu hình
của 1 dòng (Y)
Xung đồng bộ
dòng
Mức trắng
Mức đen
Hình 3.9
Dạng tín hiệu hình đen trắng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
56

Dạng sóng của tín hiệu hình tổng hợp truyền hình màu:












Dạng tín hiệu đồng bộ mành (ảnh):







Tín hiệu truyền hình đen trắng và màu được biến điệu AM biên sót trước khi
truyền đi.
III.2 Tín hiệu âm thanh trong truyền hình:
Trong kỹ thuật truyền hình, âm thanh stereo được truyền đi cùng lúc với hình
ảnh và được biến điệu FM tại tần số sóng mang lớn hơn tần số sóng mang hình
6,5Mhz (OIRT) hoặc 4,5Mhz (FCC)

Tín hiệu hình của 1
dòng (Y, R-Y, B-Y)
Tín hiệu đồng bộ
dòng
Mẫu tín hiệu sóng mang màu
(burst màu): 8-10 chu kì
Hình 3.10
Tín hiệu hình màu
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông


Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
57
III.3 Sơ đồ khối quá trình thành lập tín hiệu truyền hình:

CAMERA
Tổng hợp
tín hiệu Y

Mạch
Ma
Trận

Mạch
tổng
hợp

màu
Biến
điệu
tín
hiệu
màu


BỘ CỘNG TÍN
HIỆU ĐỒNG BỘ
MẠCH PHÁT
TÍN HIỆU
ĐỒNG BỘ

BIẾN ĐIỆU AM
BIÊN SÓT TẠI F
0
MICRO
BIẾN ĐIỆU
FM TẠI
F
0
+6.5M/4.5M
BỘ CÔNG
VIDEO VÀ
AUDIO


CÔNG
SUẤT PHÁT

Anten phát
Left
right
Tín hiệu hình tổng hợp
R
G B
Y
R - Y
B - Y
A
B
A
’
B
’
Y + A
’
+ B
’
DAO ĐỘNG
TẠO SÓNG
MANG MÀU

BỘ CỘNG TÍN
HIỆU TỔNG HỢP
Hình 3.11
Sơ đồ thành lập tín hiệu truyền hình màu