Giáo trình môn Kỹ thuật truyền hình
Ch-¬ng i: C¬ së kü thuËt truyÒn h×nh
1-1. sù CẢM THỤ CỦA MẮT ĐỐI VỚI H×NH ẢNH
1.1.1 - ¸nh s¸ng vµ sãng ®iÖn tõ
¸nh s¸ng vµ sãng ®iÖn tõ cã nhiÒu tÝnh chÊt gièng nhau nªn nã
®-îc mang tªn chung lµ bøc x¹ ®iÖn tõ.
C¸c bøc x¹ ®iÖn tõ cã d¶i tÇn réng, tõ vµi chôc hez(Hz) ®Õn vµi GHz
d¶i tÇn ®ã ®-îc gäi lµ phæ ®iÖn tõ.
¸nh s¸ng thÊy ®-îc chØ chiÕm mét phÇn rÊt nhá tõ 3,8.1014 Hz ®Õn
7,8.1014 Hz t-¬ng øng víi b-íc sãng tõ 780nm ®Õn 380 nm.
C(m/s)
λ
(m)
tèc ®é ¸nh s¸ng 300.000 km/s
f(Hz)
f: tÇn sè sãng ®iÖn tõ (hz)
Ta cã phæ cña sãng ®iÖn tõ vµ ¸nh s¸ng thÊy ®-îc.
F(hz)
105
1014
1016
3000m
30nm
(m)
3m
Sãng radio Hång ngo¹i As nh×n thÊy Cùc tÝm
Tia X
Tia
760 nm §á
Cam
Vµng Lôc
Lam
Chµm TÝm
380 nm
H×nh1.1. Phæ cña sãng ®iÖn tõ vµ sãng ¸nh s¸ng
øng víi mçi mét mµu s¾c sÏ cã mét b-íc sãng kh¸c nhau nh- vËy
sÏ cã mét tÇn sè kh¸c nhau.
¸nh s¸ng tr¾ng lµ mét d¹ng cña sãng ®iÖn tõ, ®-îc tæng hîp tõ c¸c
mµu s¾c kh¸c nhau mçi mµu cã mét b-íc sãng riªng biÖt gäi lµ ¸nh s¸ng
®¬n s¾c.
TruyÒn h×nh ®en tr¾ng chØ lµ truyÒn h×nh ®¬n s¾c, kh«ng ph¶i lµ
truyÒn h×nh mµu v× ®en tr¾ng chØ cã th«ng tin vÒ ®é s¸ng tèi cña h×nh ¶nh,
nh÷ng th«ng tin nµy thay ®æi tõ tèi (®en) ®Õn s¸ng (tr¾ng).
§Æc tÝnh cña m¾t ng-êi
M¾t ng-êi kh«ng ph¶i nh¹y c¶m víi tÊt c¶ c¸c mµu lµ nh- nhau, mµ øng
víi mçi mµu s¾c nã sÏ cã mét ®é nh¹y kh¸c nhau, h×nh (1. 2) d-íi ®©y sÏ
minh ho¹ ®iÒu ®ã.
Qua h×nh vÏ ta thÊy: m¾t ng-êi nh¹y c¶m nhÊt ®èi víi mµu xanh l¸ c©y lµ
mµu cã b-íc sãng 550 nm. Vµ ®é nh¹y c¶m gi¶m dÇn ë mµu cã b-íc
sãng 400nm vµ b-íc sãng 700nm
1
§é nhËy
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
400 450 500 550 600 650 700
Violet .................................................Red
H×nh 1. 2
§é nh¹y t-¬ng ph¶n - Contrast
L
L
max
K
min
Trong ®ã Lmax lµ c-êng ®é chãi lín nhÊt cña chi tiÕt ¶nh
Lmin lµ c-êng ®é chãi nhá nhÊt cña chi tiÕt ¶nh
§é nh¹y s¸ng:
§é chªnh lÖch tèi thiÓu vÒ ®é chãi gi÷a 2 chi tiÕt ¶nh mµ m¾t cã thÓ ph©n
tÝch ®-îc.
L = L0 - Ln trong ®ã L0 lµ ®é chãi cña chi tiÕt ¶nh
Ln ®é chãi cña nÒn
§é nh¹y t-¬ng ph¶n:
ΔL
Ln
δ
Kh¶ n¨ng ph©n gi¶i cña m¾t:
Lµ kh¶ n¨ng m¾t cã thÓ ph©n biÖt ®-îc 2 chi tiÕt A vµ B khi rót gÇn
kho¶ng c¸ch gi÷a chóng mµ khi rót ng¾n n÷a th× m¾t kh«ng ph©n biÖt
®-îc hai chi tiÕt A vµ B nµy n÷a.
Gãc nh×n nhá nhÊt:
Lµ gãc nhá nhÊt mµ m¾t ng-êi cã thÓ ph©n biÖt ®-îc hai chi tiÕt A vµ B.
Thùc tÕ gãc nh×n nhá nhÊt lµ tõ 1 phót ®Õn 1,3 phót.
Qu¸n tÝnh cña m¾t
2
Khi ta nh×n mét vËt nÕu vËt ®ã ®ét ngét mÊt ®i th× h×nh ¶nh ®ã trong m¾t
ch-a mÊt ®i ngay mµ cßn l-u l¹i trªn vâng m¹c kho¶ng 0.1s 0.2s , hiÖn
t-îng ®ã gäi lµ hiÖn t-îng l-u ¶nh trªn vâng m¹c .Nhê vËy mµ cã thÓ
truyÒn h×nh ¶nh ®Õn m¾t mét c¸ch kh«ng liªn tôc nh-ng m¾t vÉn cho lµ
liªn tôc.
1.1.2 - Mµu s¾c
a. Kh¸i niÖm vÒ mµu s¾c:
Mµu s¾c lµ nh÷ng sãng ®iÖn tõ mµ m¾t th-êng cã thÓ ph©n biÖt ®-îc, mËt
®é ph©n bè n¨ng l-îng cña nguån s¸ng bøc x¹ ¸nh s¸ng vµ tÝnh chÊt thÞ
gi¸c mµu cña m¾t ®Òu ¶nh h-ëng tíi mµu s¾c c¶m thô ®-îc. Nãi mét c¸ch
kh¸c mµu s¾c c¶m thô ®-îc quÕt ®Þnh bëi hai yÕu tè: vËt lý vµ sinh lý
b. C¸c th«ng sè ®Æc tr-ng cho mµu s¾c:
•
§é chãi vµ ®é s¸ng lµ c¸c th«ng sè kh¸ch quan vµ chñ quan chØ sè møc
®é cña mµu s¾c
•
•
S¾c mµu lµ c¶m gi¸c chñ quan cña m¾t vµ ®-îc ®Æc tr-ng bëi b-íc sãng.
§é b·o hoµ mµu: Møc ®é ¸nh s¸ng tr¾ng lÉn vµo ¸nh s¸ng ®¬n s¾c.
1. 2. Lý thuyÕt mµu vµ ph-¬ng ph¸p biÓu diÔn
1.2.1.CÊu tróc cña hÖ thèng thÞ gi¸c.
Thuû
tinh dÞch
Gi¸c m¹c
Mèng m¾t
Hoµng
Vâng m¹c
®iÓm
ThÇn kinh
thÞ gi¸c
ThÊu kÝnh
H×nh 1. 3
Vâng m¹c chøa c¸c phÇn tö thô c¶m nèi liÒn víi b¸n cÇu n·o b»ng d©y
thÇn kinh thÞ gi¸c.
T©m vâng m¹c cã chøa c¸c tÕ bµo h×nh que (kho¶ng 120 triÖu tÕ bµo) ®Ó
c¶m nhËn ¸nh s¸ng tr¾ng vµ c¸c tÕ bµo h×nh nãn ®Ó c¶m nhËn ¸nh s¸ng
3
mµu cã (kho¶ng 6,5 triÖu tÕ bµo) tËp trung ë hoµng ®iÓm vµ c¸c vïng l©n
cËn.
1.2.2. Kh¶ n¨ng thÝch øng cña m¾t víi mµu s¾c
M¾t chØ ph©n biÖt ®-îc mµu s¾c tèt nhÊt khi ¶nh ë ngay tr-íc m¾t.
M¾t kh«ng thÓ c¶m nhËn ®ång thêi nhiÒu chi tiÕt vµ mµu s¾c tinh vi.
1.2.3. Lý thuyÕt 3 mµu.
NÕu ta céng ®ñ c¸c mµu: ®á , cam, vµng, lôc, lam, trµm, tÝm víi cïng mét
n¨ng l-îng nh- nhau th× ta sÏ ®-îc ¸nh s¸ng tr¾ng. Nh-ng theo thuyÕt 3
mµu vÒ thÞ gi¸c th× tÊt c¶ c¸c mµu ®Òu t¹o thµnh tõ 3 mµu c¬ b¶n lµ red
(R), green (G), blue (B) vµ ®-îc gäi lµ 3 mµu c¬ b¶n.
1.2.4. Ph-¬ng ph¸p trén mµu
Lam (Cyance)
Xanh l¸
(Green)
Xanh d-¬ng (Blue)
B
G
Tr¾ng (White)
T
®á thÉm
(Violet)
R
Vµng (Yellow)
Red
H×nh 1. 4
H×nh 1. 4 biÓu diÔn sù pha trén mµu.
§Ó h×nh thµnh mµu tr¾ng ta cã thÓ pha trén ba mµu lµ R,B,G.
Khi trén mµu ®á víi mµu xanh l¸ ta ®-îc mµu vµng.
Khi trén mµu ®á víi mµu xanh d-¬ng ta ®-îc mµu ®á thÉm, cßn
gäi lµ mµu Violet.
Khi trén hai mµu xanh d-¬ng vµ mµu xanh lôc ta ®-îc mµu xanh l¸
m¹ cßn gäi lµ mµu xanh da trêi (Cyance).
1.2.5. c¸c ph-¬ng ph¸p biÓu diÔn mµu
4
a. BiÓu diÔn mµu trong kh«ng gian RGB
Bëi v× bÊt cø mµu nµo trong kh«ng gian còng ®-îc x¸c ®Þnh b»ng ba
thµnh phÇn c¬ b¶n, cho nªn cã thÓ biÓu thÞ mµu b»ng mét ®iÓm trong
kh«ng gian ba chiÒu (th-êng gäi lµ kh«ng gian mµu) hay b»ng mét vector.
§é dµi vector chØ sè l-îng cña mµu (tøc ®é chãi) vµ ph-¬ng cña vector
chØ tÝnh chÊt cña mµu(tøc tÝnh mµu). Mäi vÐc t¬ trong kh«ng gian ®Òu
xuÊt ph¸t tõ mét ®iÓm cã ®é chãi b»ng kh«ng, tøc lµ ®iÓm biÓu diÔn mµu
®en (th-êng lµ gèc to¹ ®é ).
Cã thÓ chän ph-¬ng vect¬ cña ba mµu c¬ b¶n vÝ dô: R, G, B lµm
trôc to¹ ®é cña kh«ng gian mµu (h×nh 1-5).
G
S = R(R) + G(G)
G
G
+ B(B)
R
P
R
B
B
B
H×nh 1,5. Kh«ng gian mµu RGB
H×nh 1,6. Tam gi¸c mµu RoGoBo
Ph-¬ng cña vector nµy thay ®æi tuú ý, nh-ng tiÖn lîi h¬n c¶ lµ chän
cho chóng vu«ng gãc víi nhau .
Khi thay ®æi ®ång thêi ®é lín cña c¸c thµnh phÇn mµu c¬ b¶n sao
cho tØ lÖ R:G:B gi÷ kh«ng ®æi th× ph-¬ng cña vector S kh«ng ®æi, chØ cã
m«®un cña S thay ®æi mµ th«i. Nh- vËy ph-¬ng cña vevt¬ S biÓu thÞ mµu
cña bøc x¹ cßn m«®un cña vector S biÓu thÞ c-êng ®é bøc x¹. NÕu chóng
ta c¾t hÖ thèng to¹ ®é RGB b»ng mét mÆt ph¼ng P kh«ng qua gèc to¹ ®é
nh- (h×nh 1-6), ta thu ®-îc tam gi¸c RoGoBo hîp bëi c¸c giao tuyÕn cña P
víi c¸c mÆt cña tam diÖn. Vector S xuyªn qua tam gi¸c RoGoBo ë So.VÞ trÝ
So trªn tam gi¸c RoGoBo do ph-¬ng cña vect¬ S quyÕt ®Þnh. VËy vÞ trÝ So
biÓu thÞ s¾c ®é cña mµu. nÕu mçi mét mµu cã trong quang phæ ®-îc biÓu
thÞ b»ng mét ®iÓm trªn tam gi¸c RoGoBo th× toµn bé c¸c mµu víi b-íc
sãng kh¸c nhau cã thÓ biÓu thÞ b»ng mét ®-êng cong S() trªn mÆt ph¼ng
RoGoBo (h×nh 1-6)
NÕu S3 lµ mµu tæng hîp cña hai mµu S1(1 ) vµ S2(2) th× vector tæng
S3 ph¶i n»m trong mÆt ph¼ng hîp bëi hai vector S1 vµ S2. Do ®ã, ®iÓm S3
5
biÓu thÞ cho mµu tæng hîp ph¶i n»m trªn ®o¹n th¼ng nèi hai ®iÓm S1(1)
vµ S2(2 2), biÓu thÞ cho hai mµu thµnh phÇn (h×nh 1-7).
G
S2
G
S3
S
R
O
S1
B
B
H×nh 1,7. C¸ch x¸c ®Þnh mµu tæng
¸nh s¸ng tr¾ng E lµ tæng cña ba mµu c¬ b¶n còng ®-îc biÓu thÞ b»ng
mét ®iÓm trªn tam gi¸c RoGoBo. Tõ nh÷ng hiÓu biÕt trªn, chóng ta thÊy
r»ng cã thÓ biÓu thÞ mµu s¾c (vÒ s¾c ®é vµ ®é chãi ) b»ng vector trong
kh«ng gian ba chiÒu vµ riªng vÒ s¾c ®é th× chØ cÇn biÓu diÔn b»ng ®-êng
cong trong mÆt ph¼ng cã hai chiÒu mµ th«i
2. BiÓu diÔn tÝnh mµu b»ng ®-êng cong hai thø nguyªn
NÕu mÆt ph¼ng P ®i qua Ro = 1, Go = 1, Bo = 1 ta cã (mÆt ph¼ng Macxoel vµ
®-êng cong S() biÓu thÞ c¸c mµu s¾c kh¸c nhau trong mÆt ph¼ng ®ã tho¶
m·n ®iÒu kiÖn :
r + g +b = 1
trong ®ã : r , g, b lµ to¹ ®é cña mét ®iÓm nµo ®ã trªn ®-êng cong S ()
Bëi v× gi¸ trÞ b lu«n lu«n cã thÓ suy tõ gi¸ trÞ cña r vµ g b»ng biÓu thøc
b = 1 - g - r
Cho nªn c¸c mµu kh¸c nhau chØ cÇn x¸c ®Þnh b»ng hai to¹ ®é g
vµ r lµ ®ñ. Trªn hÖ to¹ ®é vu«ng gãc r, g (h×nh 1-8 ) , gèc to¹ ®é (0, 0 )
biÓu diÔn mµu c¬ b¶n R vµ ®iÓm cã to¹ ®é (1, 0) biÓu diÔn mµu c¬ b¶n G.
Tam gi¸c h×nh thµnh bëi hai to¹ ®é nµy gäi lµ tam gi¸c mµu RGB
§iÓm E cã to¹ ®é r = g = b = 1/3 biÓu diÔn tÝnh mµu cña ¸nh s¸ng
chuÈn ®¼ng n¨ng E . Mµu s¾c cña ¸nh s¸ng tr¾ng ®¼ng n¨ng gäi lµ mµu
tr¾ng ®¼ng n¨ng. §©y chØ lµ mµu gi¶ thiÕt kh«ng tån t¹i trong thiªn nhiªn
Mçi mµu trªn to¹ ®é nµy biÓu diÔn tÝnh mµu cña mét mµu nhÊt ®Þnh .
NÕu nèi liÒn c¸c ®iÓm biÓu diÔn tÝnh mµu cña c¸c mµu quang phæ x¸c
®Þnh theo c¸c sè liÖu nhËn ®-îc tõ phèi hîp mµu ®èi víi tÊt c¶ c¸c ¸nh
6
H×nh 1.8. §-êng mµu quang phæ trªn hÖ to¹ ®é r,g.
s¸ng ®¬n s¾c cña d¶i phæ tr«ng thÊy, sÏ ®-îc mét ®-êng cong h×nh mãng
ngùa S() kh«ng khÐp kÝn. §-êng cong nµy gäi lµ ®-êng quang phæ. To¹
®é g vµ r cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng h×nh chiÕu cña ®-êng cong S() biÓu thÞ
c¸c mµu s¾c kh¸c nhau lªn mÆt ph¼ng chøa trôc G vµ R. §-êng cong h×nh
mãng ngùa trªn mÆt ph¼ng GOR hoµn toµn x¸c ®Þnh ®-îc nÕu biÕt ®-êng
cong h×nh mãng ngùa trªn mÆt ph¼ng Macxoel. §-êng cong S() trªn
mÆt ph¼ng Macxoel cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm víi thiÕt bÞ so mµu
nh- h×nh vÏ sau
S1
Nguån s¸ng
mµu cÇn ®o
S2
S3
S
C¸c nguån s¸ng
®¬n s¾c chuÈn
M¾t ng-êi quan s¸t
H×nh 1-9. ThiÕt bÞ so mµu
C¸c ®iÓm n»m trªn ®-êng th¼ng BR kh«ng biÓu diÔn tÝnh mµu cña
mµu quang phæ mµ lµ nh÷ng mµu mËn chÝn ®-îc t¹o ra b»ng c¸ch trén
mµu ®á R víi mµu lam B theo c¸c tØ lÖ kh¸c nhau .
C¸c mµu ®-îc biÓu diÔn b»ng mét ®iÓm n»m trong ®-êng mµu quang phæ
vµ ®-êng RB ®Òu lµ nh÷ng mµu thùc, tuy kh«ng ph¶i lµ mµu quang phæ
nh-ng nh÷ng mµu nµy l¹i th-êng gÆp trong thiªn nhiªn .
7
C¸c mµu ®-îc biÓu diÔn b»ng mét ®iÓm n»m trong ®-êng mµu quang
phæ, nh-ng ngoµi tam gi¸c mµu RGB kh«ng thÓ t¹o ra b»ng c¸ch trén ba
mµu c¬ b¶n R , G ,B. Ng-îc l¹i, nh÷ng mµu ë trong vµ trªn c¹nh tam
gi¸c mµu RGB ®Òu cã thÓ t¹o ra tõ ba mµu c¬ b¶n R, G, B theo c¸c tØ lÖ
kh¸c nhau vµ c¸c hÖ sè r, g, b ®Òu cã trÞ d-¬ng .
C¸c ®iÓm bªn ngoµi ®-êng mµu quang phæ kh«ng ®¹i diÖn cho mét mµu
thùc nµo nªn kh«ng cã ý nghÜa vËt lý .
Mµu cã ®é b·o hoµ cµng lín, ®iÓm biÓu diÔn mµu Êy cµng gÇn mµu
quang phæ, ng-îc l¹i, ®é b·o hoµ cµng nhá, cµng gÇn mµu tr¾ng ®¼ng
n¨ng E.
Trªn h×nh 1-10 cho thÊy c¸c ®-êng cong biÓu diÔn c¸c hÖ sè tØ lÖ cña ba
mµu c¬ b¶n ®Ó khi céng l¹i cho ra ®-îc c¸c mµu cã b-íc sãng kh¸c nhau
n»m trong quang phæ vµ cã c«ng suÊt ®Òu b»ng nhau. C¸c ®-êng cong nµy
®-îc x¸c ®Þnh b»ng thiÕt bÞ so mµu.
H×nh 1-10. HÖ sè tØ lÖ c¸c mµu c¬ b¶n cña c¸c
bøc x¹ b-íc sãng kh¸c nhau ®ång c«ng suÊt
Tõ c¸c gi¸ trÞ r(), g( ) ,vµ b( ) cã thÓ x¸c ®Þnh ph-¬ng cña vÐc t¬ mµu
vµ c¸c ®-êng cong S( ) trªn mÆt ph¼ng Macxoel vµ trªn mÆt ph¼ng GOR
To¹ ®é r , g, b cña ®-êng cong S() cã thÓ x¸c ®Þnh nh- sau :
r()
g()
r() g() b()
r
g
b()
b 1 g r
r() g() b()
VÝ dô: Mµu vµng víi =580 nm cã c¸c hÖ sè tØ lÖ c¸c mµu c¬ b¶n lµ
8
r( ) = 0,2454, g( ) 0,1361, b() = 0,0011
-u ®iÓm cña ®å thÞ tÝnh mµu nµy lµ dïng c¸c mµu thùc lµm mµu c¬ b¶n ,
do ®ã dïng ph-¬ng ph¸p thùc nghiÖm ®Ó x¸c ®Þnh l-îng quan hÖ gi÷a
mµu cÇn kh¶o s¸t víi mµu c¬ b¶n .
Nh-îc ®iÓm cña nã lµ :
- §èi víi mét sè mµu thùc nµo ®ã, trÞ cña mét hoÆc hai trong ba hÖ sè r, g,
b cã thÓ lµ ©m do ®ã, lóc tÝnh to¸n to¹ ®é mµu cña ¸nh s¸ng phøc hîp dÔ
bÞ nhÇm lÉn .
- Trong c¸c hÖ sè r, g, b kh«ng cã hÖ sè nµo cho biÕt ngay ®é chãi hoÆc
quang th«ng cña nguån s¸ng (mµu ) mµ ph¶i qua tÝnh to¸n cho nªn kh«ng
thuËn lîi.
1-3. ph-¬ng ph¸p ph©n tÝch vµ tæng hîp ¶nh (mµu,chãi) .
1.3.1 - Nguyªn lý truyÒn h×nh ¶nh
§Ó truyÒn ®-îc mét bøc ¶nh tõ m¸y ph¸t ®Õn m¸y thu ng-êi ta ph¶i thùc
hiÖn theo nguyªn t¾c sau:
- Chia bøc ¶nh thµnh nhiÒu phÇn tö ¶nh (®iÓm ¶nh: point picture vµ cã
kho¶ng 500 ngh×n phÇn tö, hay lµ 500 ngh×n ®iÓm ¶nh) cã biªn ®é chãi
trung b×nh cña tõng phÇn tö ¶nh thµnh c¸c tÝn hiÖu ®iÖn t-¬ng øng.
- TruyÒn lÇn l-ît th«ng tin vÒ ®é chãi trung b×nh cña tõng phÇn tö ¶nh tõ
m¸y ph¸t ®Õn m¸y thu.
- ë m¸y ph¸t ph¶i cã qu¸ tr×nh ph©n tÝch ¶nh. Ng-êi ta dïng tia ®iÖn tö
quÐt trªn h×nh ¶nh theo quy luËt nhÊt ®Þnh vµ khi quÐt ®Õn ®©u sÏ chuyÓn
®æi ®é chãi trung b×nh cña tõng phÇn tö ¶nh thµnh tÝn hiÖu ®iÖn t-¬ng øng
víi ®iÓm ¶nh (phÇn tö ¶nh) ®ã.
- ë m¸y thu: Th«ng tin vÒ h×nh ¶nh ë m¸y ph¸t chuyÓn ®Õn sÏ ®-îc ®-a
®Õn ®Ó khèng chÕ chïm tia ®iÖn tö trong ®Ìn h×nh. Khi chïm tia ®iÖn tö
quÐt trªn mµn h×nh sÏ lµm cho tõng ®iÓm ¶nh trªn mµn h×nh ph¸t s¸ng.
§é chãi cña tõng ®iÓm ¶nh sÏ tû lÖ víi c-êng ®é cña chïm tia ®iÖn tö.
§Ó ®¶m b¶o kh«i phôc ®-îc h×nh ¶nh ë m¸y thu gièng nh- phÝa ®Çu vµo
m¸y ph¸t ph¶i cã 2 ®iÒu kiÖn:
Tèc ®é quÐt ¶nh ph¶i cao, sao cho ®¶m b¶o ®-îc 24 h×nh/s.
1.3.2. Quy luËt quÐt
Quy luËt quÐt ë m¸y ph¸t vµ m¸y thu ph¶i gièng nhau. Nh- vËy ngoµi
th«ng tin vÒ ®é chãi cña h×nh ¶nh th× m¸y ph¸t ph¶i ph¸t ®i mét tin tøc vµ
gèc thêi gian ®-îc gäi lµ “tÝn hiÖu ®ång bé – Synchronous Signal” ®Ó
®ång bé viÖc quÐt cña chïm tia ®iÖn tö ë m¸y thu gièng nh- phÝa m¸y
ph¸t.
9
1.4. M¹CH QUÐT Vµ TÝN HIÖU §ång bé trong truyÒn h×nh
1.4.1.Nguyªn lý quÐt liªn tôc.
QuÐt thuËn(cã data)
QuÐt ng-îc(kh«ng data)
Quy luËt ®äc s¸ch
Quy luËt quÐt liªn tôc
H×nh 1.11
Quy luËt quÐt liªn tôc cña tia ®iÖn tö trong truyÒn h×nh gièng nh-
quy luËt ®äc mét trang s¸ch vµ chØ cã ®iÒu kh¸c lµ trong qu¸ tr×nh quÐt tõ
tr¸i sang ph¶i th× tia ®iÖn tö ®ång thêi quÐt tõ trªn xuèng d-íi, khi ®Õn
mÐp ph¶i mµn h×nh th× tia ®iÖn tö ®ång thêi quÐt tõ trªn xuèng d-íi, khi
®Õn mÐp ph¶i mµn h×nh th× tia ®iÖn tö lËp tøc quay vÒ bªn tr¸i, tiÕp tôc
quÐt dßng tiÕp theo.
Qu¸ tr×nh quÐt tõ tr¸i qua ph¶i lµ qu¸ tr×nh quÐt thuËn vµ qu¸ tr×nh
nµy mang th«ng tin vÒ h×nh ¶nh.
Qu¸ tr×nh quÐt tõ ph¶i qua tr¸i lµ qu¸ tr×nh quÐt ng-îc, qu¸ tr×nh
nµy kh«ng mang th«ng tin vÒ h×nh ¶nh nªn ng-êi ta ph¶i lµm cho tia ®iÖn
tö kh«ng xuÊt hiÖn trªn mµn ¶nh do ®ã ta kh«ng nh×n thÊy ®-îc tia quÐt
ng-îc.
Khi tia ®iÖn tö ®· quÐt hÕt mét ¶nh th× tia ®iÖn tö ë mÐp phÝa d-íi,
bªn ph¶i cña mµn h×nh nã lËp tøc quay vÒ vÞ trÝ mÐp trªn bªn tr¸i cña mµn
h×nh vµ b¾t ®Çu quÐt tiÕp dßng thø nhÊt cña ¶nh thø 2.
Tuy nhiªn ph-¬ng ph¸p quÐt liªn tôc kh«ng ®-îc dïng trong truyÒn
h×nh v× khi quÐt ¶nh thø 2 th× c-êng ®é s¸ng cña ¶nh thø nhÊt ®· gi¶m nªn
m¾t c¶m thÊy ®é nhÊp nh¸y trªn mµn h×nh vµ sÏ g©y ra c¶m gi¸c khã chÞu
cho ng-êi xem.
1.4.2. Ph-¬ng ph¸p quÐt xen dßng
Mçi mét ¶nh ®-îc quÐt lµm 2 lÇn. Mçi lÇn quÐt sÏ quÐt mét b¸n
¶nh (2 b¸n ¶nh b»ng 1 h×nh ¶nh. Two half opicture are make picture)
LÇn 1: QuÐt c¸c dßng ch½n: (2,4,6.. .. . h×nh 1. 6) ®-îc gäi lµ b¸n ¶nh
ch½n hay mµnh ch½n. (H×nh 1.12)
10
Tia ®iÖn tö b¾t ®Çu quÐt tõ mÐp trªn bªn tr¸i vµ kÕt thóc ë ®iÓm gi÷a mÐp
d-íi cña mµn h×nh. Sau ®ã tia ®iÖn tö lËp tøc quay vÒ ®iÓm gi÷a mÐp trªn
®Ó quÐt c¸c dßng lÎ.
1
3
m
2
4
n
H×nh 1.12
H×nh 1.13
LÇn 2: QuÐt c¸c dßng lÎ, hay cßn gäi lµ b¸n ¶nh lÎ (H×nh 1.13).
Khi quÐt mµnh lÎ th× tia ®iÖn tö b¾t ®Çu xuÊt ph¸t tõ ®iÓm gi÷a mÐp trªn
mµn h×nh vµ kÕt thóc ë mÐp d-íi phÝa ph¶i cña mµn h×nh sau ®ã tia ®iÖn
tö lËp tøc quay vÒ phÝa trªn bªn ph¶i cña mµn h×nh ®Ó tiÕp tôc quÐt c¸c
mµnh ch½n cña ¶nh tiÕp theo.
Mµnh ch½n
H×nh 1. 14
KÕt hîp hai mµnh quÐt ta ®-îc mét ¶nh nh- h×nh (1. 14)
Mµnh lÎ
Trong truyÒn h×nh ng-êi ta ®· sö dông 25 h/s ®Ó t¹o ra mét bøc ¶nh
chuyÓn ®éng, ®Ó quÐt hÕt 25 h/s th× tÇn sè mµnh lµ :
fmµnh = 25x2 b¸n ¶nh = 50Hz.
Chó ý: ë c¸c n-íc Mü vµ NhËt th× fMµnh = 60Hz
1.4.3. - X¸c ®Þnh sè dßng quÐt, sè phÇn tö ¶nh
X¸c ®Þnh sè dßng quÐt
Trong thùc tÕ th× mµn ¶nh cã kÝch th-íc mµn h×nh cã tØ lÖ 3/4 hoÆc 4/6 vµ
b»ng thùc nghiÖm ng-êi ta ®· chøng minh ®-îc r»ng nÕu ng-êi ngåi xem
11
TV c¸ch TV mét kho¶ng L b»ng tõ (4-:-6)h lµ tèt nhÊt (víi h lµ chiÒu cao
cña mµn h×nh).
- gãc tr«ng lín nhÊt
- gãc tr«ng bÐ nhÊt
h
L
H×nh 1. 15
Cã
lµ gãc tr«ng bÐ nhÊt
Ta tÝnh nh- sau:
lµ gãc tr«ng lín nhÊt
h
H
tg
= (10-:-14)0
2 2L 2.(46)h
Ta l¹i cã : gãc tr«ng nhá nhÊt cña m¾t lµ =1’ tõ ®ã tÝnh ®-îc sè dßng
quÐt N:
1014
α
N
600840 dßng
1
60
Víi c¸c hÖ thèng truyÒn h×nh kh¸c nhau sÏ cã sù lùa chän c¸c tiªu chuÈn
truyÒn h×nh kh¸c nhau.
ViÖt Nam theo tiªu chuÈn OIRT lÊy N = 625 dßng
Tiªu chuÈn NhËt - Mü (FCC ) lÊy N = 525 dßng
Tiªu chuÈn HDTV(Hight Definition Television) truyÒn h×nh cã ®é nÐt
cao th× ng-êi ta chän N =1070 dßng (cho FCC) hoÆc N = 2700 dßng
(cho OIRT)
TÇn sè quÐt dßng
OIRT: fH = 25x625 = 15625 dßng
FCC: fH = 525x30 = 15750 dßng
TÇn sè quÐt mµnh
OIRT: fv = 50Hz
FCC: Fv = 60Hz
12
TÇn sè Video cùc ®¹i:
Ta biÕt sè phÇn tö ¶nh theo chiÒu däc lµ 625 sè phÇn tö ¶nh theo chiÒu
ngang lµ (625x4)/3 tæng sè ®iÓm ¶nh lµ (giao ®iÓm dßng quÐt däc vµ
ngang):
(625x625x4)/3 = 520.833 ®iÓm ¶nh.
TÇn sè Video cùc ®¹i:
520.83325
f
6,5(Mhz)
videomax
2
Theo tiªu chuÈn OIRT chän fvideo max = 6.0 (Mhz)
FCC chän fvideo max = 4,2(Mhz)
1-5. ®Æc ®iÓm cña TÝn hiÖu truyÒn h×nh
13
1.5.1 - Sù h×nh thµnh tÝn hiÖu thÞ tÇn
Tr¾ng
X¸m
§en
U
tr¾ng
U
®
t
H×nh 1. 16
Utr¾ng : ®iÖn ¸p øng víi møc tr¾ng
U®en : ®iÖn ¸p øng víi møc ®en
Víi bÊt kú c¶nh quay nµo th× ®iÖn ¸p cña tÝn hiÖu thÞ tÇn còng biÕn ®æi tõ:
U® Utr¾ng
.
TÇn sè cña tÝn hiÖu Video (tÝn hiÖu thÞ tÇn (fvideo))
TÇn sè lín nhÊt khi ta truyÒn ®i mét h×nh ¶nh mµ h×nh ¶nh ®ã gåm cã «
®en vµ « tr¾ng xen kÏ nhau, mçi « t-¬ng øng víi mét ®iÓm ¶nh.
§en
Tr¾ng
UT
U§
T
t
H×nh 1. 17
Khi tia ®iÖn tö quÐt qua 2 « liªn tiÕp sÏ t¹o thµnh mét chu kú tÝn hiÖu thÞ
tÇn, nh- vËy tÇn sè cña tÝn hiÖu Video ®-îc s¸c ®Þnh nh- sau:
2
625 425
f
6(MHz)
3.2
Víi hÖ: OIRT chän fvideo max= 6,0 MHz ; FCC chän fvideo max = 4,2MHz
14
TÇn sè Video min sÏ h×nh thµnh khi ta truyÒn ®i mét c¶nh mµ c¶nh ®ã lµ
mét nöa ®en, mét nöa tr¾ng theo chiÒu ngang.
Mçi mµnh quÐt sÏ t¹o ra mét ¶nh nh- vËy ta t×m ®-îc tÇn sè quÐt mµnh
nh- sau:
fmµnh= 50Hz hoÆc 60 Hz.
Khi ta truyÒn ®i c¶nh nÒn th× fvideo = 0Hz tøc lµ ta truyÒn ®i tÝn hiÖu DC.
1.5.2 - D¹ng sãng vµ h×nh d¹ng phæ cña tÝn hiÖu video (thÞ tÇn)
H×nh d¸ng phæ cña FVIDEO thÓ hiÖn nh- h×nh (1. 12)
U
fv
fH
2fH
2fv
fH-fv fH+fv
nfv
f
H×nh 1. 18
Ta cã nhËn xÐt r»ng phæ tÝn hiÖu video gåm c¸c nhãm phæ gi¸n ®o¹n hay
cßn gäi lµ phæ v¹ch bao gåm.
TÇn sè mµnh fv vµ c¸c hµi cña fV
C¸c nhãm tÇn sè dßng fH vµ hµi cña fH
C¸c hµi cµng cao th× biªn ®é cµng nhá vµ gi÷a c¸c nhãm phæ cã nh÷ng
kho¶ng trèng.
D¹ng sãng cña tÝn hiÖu thÞ tÇn: TÝn hiÖu thÞ tÇn th-êng cã 2
lo¹i lµ video cùc tÝnh d-¬ng vµ Video cùc tÝnh ©m, thÓ hiÖn nh- h×nh (1.
19)
Víi h×nh 1. 19A lµ d¹ng cña Video cùc tÝnh d-¬ng, cßn h×nh 1. 19B lµ
Video cùc tÝnh ©m.
Møc ®en
70%
Møc so¸
75%
Møc ®ång
bé 100%
Møc tr¾ng
100%
Møc tr¾ng
cùc ®¹i 10%
Møc ®ång bé
(0 –3%)
Møc ®en
35%
Møc so¸
30%
H×nh 1. 19A
H×nh 1. 19B
H×nh 1. 19
15
1.5.3. TÝn hiÖu truyÒn h×nh ®Çy ®ñ
Xung t¾t mµnh (23 -30)TH
Xung c©n
b»ng sau
Xung ®ång bé
mµnh (2,5 – 3)TH
1T
Xung c©n b»ng
H×nh 1. 20
H×nh 1. 14 cho ta:
Thêi gian quÐt hÕt mét dßng lµ TH = 64s
Thêi gian quÐt thuËn cña mét dßng lµ : 54s
Thêi gian quÐt ng-îc cña mét dßng lµ : 10s
Xung ®ång bé mµnh (Vsync) cã thêi gian b»ng (2,5 ®Õn 3) TH
Xung t¾t mµnh cã thêi gian lµ (23 ®Õn 30)TH
Nh- vËy tÝn hiÖu truyÒn h×nh ®Çy ®ñ cùc tÝnh ©m bao gåm:
TÝn hiÖu thÞ tÇn tõ møc tr¾ng 10% ®Õn møc ®en 70% , møc xo¸ lµ 75%,
møc xung ®ång bé lµ 100%.
Møc xung ®ång bé ë møc 100% gåm cã xung ®ång bé dßng vµ xung
®ång bé mµnh.
Hsync: xung ®ång bé dßng
Thêi gian quÐt thuËn: TT = 54s
Thêi gian quÐt ng-îc: TN = 10s
Thêi gian mét dßng quÐt hay gäi lµ chu kú quÐt dßng TH = 64s
Vsync: xung ®ång bé mµnh
Thêi gian cña xung xo¸ mµn h×nh lµ 25TH
Thêi gian cña xung ®ång bé mµnh lµ (2,5- 3)TH
Møc xo¸ n»m trªn møc ®en ®Ó ®¶m b¶o trong qu¸ tr×nh quÐt ng-îc tia
®iÖn tö bÞ t¾t hoµn toµn.
16
Biªn ®é
fov -fvideo min
fov -fvideo Max
fov +fvideo min
fov +fvideo max
FOV
F
H×nh 1. 21A
Biªn ®é
FOV
F
Biªn tÇn trªn vµ mét
phÇn biªn tÇn d-íi
H×nh 1. 21B
1-6. sö lý tÝn hiÖu video - audio trong ph¸t h×nh
1.6.1. §iÒu chÕ tÝn hiÖu h×nh, tiÕng.
1. §iÒu chÕ tÝn hiÖu h×nh
TÝn hiÖu h×nh cã d¶i tÇn tõ 0 6MHz cho (OIRT) vµ ®Ó ph¸t tÝn
hiÖu nµy ng-êi ta tiÕn hµnh ®iÒu chÕ (®Ó chuyÓn phæ lªn d¶i tÇn siªu cao
tÇn) cho band VHF cã tÇn sè tõ 48MHz ®Õn 230 MHz hoÆc band UHF cã
gi¶i tÇn tõ (300 3000) Mhz vµ chia thµnh nhiÒu kªnh sãng.
§èi víi tÝn hiÖu h×nh ng-êi ta tiÕn hµnh ®iÒu chÕ biªn ®é (AM) vµ thµnh
phÇn phæ cña tÝn hiÖu ®iªï chÕ biªn ®é gåm 3 thµnh phÇn:
Sãng mang FOV
D¶i biªn tÇn trªn: (FOV + FViDEO MIN ®Õn FOV + FViDEO MAX
)
D¶i biªn tÇn d-íi: FOV + FViDEO MAX ®Õn FOV + FViDEO MIN
Trong ®ã FOV: tÇn sè mang tÝn hiÖu h×nh (thÞ tÇn)
FViDEO tÇn sè tÝn hiÖu h×nh
)
Phæ cña tÝn hiÖu Video cã ®o réng lµ: fov-fvideomax ®Õn fov+fvideo max tøc lµ
b»ng: 2xfvideomax= 6x2 = 12MHz (h×nh 1. 21A).
§Ó tiÕt kiÖm tÇn phæ vµ n©ng cao ®é chän läc tÇn sè l©n cËn th× ng-êi ta
chØ ph¸t ®i thµnh phÇn phæ gåm cã sãng mang fov, toµn bé d¶i biªn tÇn
trªn vµ mét phÇn d¶i biªn tÇn d-íi, h×nh (1 .21B).
17
2. §iÒu chÕ tÝn hiÖu tiÕng
TÝn hiÖu tiÕng ®-îc ®iÒu chÕ FM vµo sãng mang foa vµ còng n»m trong
d¶i tÇn sè siªu cao foa>fov tuú thuéc vµo kªnh sãng ®ang truyÒn.
foa vµ fov ®-îc ®iÒu chÕ vµ ph¸t ®i trªn mét kªnh theo ph-¬ng thøc “hîp
sãng mang”
do ®ã tÇn phæ tÝn hiÖu cña mét kªnh truyÒn h×nh cã ®é réng lµ 8MHz.
fOA
fov
6,5 MHz
f (MHz)
8 MHz
H×nh 1. 22
Víi hÖ:OIRT kho¶ng c¸ch gi÷a fov vµ foa: 6,5 MHz
FCC kho¶ng c¸ch gi÷a fov vµ foa: 4,5 MHz
CCIR kho¶ng c¸ch gi÷a fov vµ foa: 5,5 MHz
§é réng kªnh cña mét kªnh truyÒn h×nh
OIRT: 8MHz
FCC: 6MHz
CCIR: 7MHz
Chó ý r»ng tÝn hiÖu VTTH ®-îc ®iÒu chÕ theo tõng kªnh sãng th× :
ë d¹ng cao tÇn ta cã tÇn sè mang tiÕng > tµn sè mang h×nh.
Sau khi ®æi tÇn (thµnh tÇn sè trung tÇn) th× tÇn sè mang h×nh > tÇn sè
mang tiÕng.
Thùc hiÖn ph¸ch hai tÇn sè trung tÇn mang h×nh vµ trung tÇn mang tiÕng
ta cã ®-îc tÇn sè trung tÇn tiÕng.
18
1.6.2. S¬ ®å khèi hÖ thèng ph¸t tÝn hiÖu truyÒn h×nh.
Video
AM
K§ c«ng
suÊt h×nh
Ante
na
Bé läc
ph©n t¸ch
OSC sãng
mang h×nh fov
Audio
FM
K§ c«ng
suÊt tiÕng
OSC sãng
mang tiÕng fo a
H×nh 1. 23
1.6.3. D¶i th«ng vµ cÊu tróc kªnh truyÒn h×nh
B¨ng VHF (very hight frequency) 48 300MHz
Kªnh sãng TÇn sè mang h×nh D¶i tÇn
Chenal
Carry frequency
(Range band)
49,75
57,25
77,25
85,25
1
2
3
4
5
6
7
8
9
48 56
5664
7684
84 92
92 100
174182
182190
190198
198206
206214
214222
222230
93,25
175,25
183,25
191,25
199,25
207,25
215,25
223,25
10
11
12
B¨ng UHF (Untral hight frequency) cã gi¶i tÇn tõ (300960) MHz
Kªnh sãng TÇn sè mang h×nh D¶i tÇn(MHz)
19
(Chenal)
21
(Carry frequency) (Range band)
471,25
479,25
487,25
495,25
503,25
511,25
519,25
527,25
535,25
543,25
551,25
559,25
567,25
575,25
583,25
591,25
470478
478486
486494
494502
502510
510518
518526
526534
534542
542550
550558
558566
566574
574582
582590
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
590598
599,25
607,25
615,25
623,25
631,25
639,25
647,25
655,25
663,25
671,25
679,25
687,25
695,25
703,25
711,25
719,25
727,25
735,25
743,25
751,25
759,25
767,25
775,25
598606
606614
614622
622630
630638
638646
646654
654662
662670
670678
678686
6866994
694702
702710
710718
718726
726734
734742
742750
750758
758766
766774
774782
20
Tải về để xem bản đầy đủ
113 trang
23640
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình môn Kỹ thuật truyền hình", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_mon_ky_thuat_truyen_hinh.doc
