Đề tài Tổng quan về kỹ thuật 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 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. 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 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. 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. 1 2 3 4 AB Z Điểm ảnh Điểm bắt đầu SƠ ĐỒ QUÉT LẦN LƯỢT 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 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. Hướng mành quét Dòng 1, mành 2 Dòng 1, mành 1 SƠ ĐỒ QUÉT XEN KẼ Hướng dòng quét 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. 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 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 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 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 75W). 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 FH, FV nằm phía dưới. Dải tần của Ey là 0® 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. 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 ER, EG, EB. 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 ER EG EB Ey ER-Ey EB-Ey 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 ER-EY và EB-EY 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 ER, 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 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. Utín hiệu Ey FMsound 0 6 6,5 f(MHz) Tín hiệu đen trắng Utín hiệu Ey FMsound 0 4,43 6 6,5 f(MHz) Tín hiệu màu Tín hiệu đen trắng truyền đi 4 tin tức Ey, FH, FV, 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 ER -EY và EB - EY 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). Mạch ma trận ER EG EB Điều chế + EY ER - EY EB - EY C Tín hiệu màu FSC HÌNH I.1-3. MÃ HÓA 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 ER , EG,, EB thành một tín hiệu chói Ey và hai tín hiệu sắc ER -EY và EB - EY. 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 tin tức. Vậy tin tức truyền đi được bắt đầu từ 3 tín hiệu ER , EG,, EB 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. Tín hiệu màu Lọc dải Tách sóng Ey ER - EY EB - EY EB - EY ER - EY EG - EY ER EG EB Mạch ma trận HÌNH I.1-4. GIẢI MÃ TÍN HIỆU MÀU 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 ER -EY và EB - EY. 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 ER, EG,, EB. 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 = 0,3ER + 0,59EG + 0,11 EB 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 ER=1V, EG=1V, EB=1V. Để tạo lại tín hiệu chói giống như Camera đen trắng người ta lấy 30% của ER, 59% của EG, 11% của EB 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. Cảnh Cảnh R G B CAM CAM ER EB EG EY=0.3ER+0.59EG+0.11EB EY B&W video camera Color video camera Hình I.1-5. Sự tạo thành Ey ở Camera đen trắng và màu + 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 1014 Hz tương ứng với bước sóng l = 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. Mắt có độ nhậy lớn nhất đối với màu lục, sau là vàng lam (lG= 525nm ¸ 575nm) Độ nhậy cuả mắt đối với ánh sáng màu lơ chỉ đạt 10% so với màu lục (lB =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 trắng. Người ta đã đề ra nhiều giải pháp hình thành nhiều tiêu chuẩn truyền hình khác nhau. 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 ER , EG,, EB thành tín hiệu chói Ey và hai tín hiệu màu EI và EQ theo các biểu thức 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 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 EQ lệch pha 33o 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 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 nhưng thực tế chỉ truyền đi 1,2MHz. SAM SAM Mạch ma trận ER EG EB EI EQ EY C1 C2 Sin3,58 Sin3,58 Hình I.1-6. Điều biên nén EI, EQ vào sóng sin 3,58MHz + Điều biên nén (SAM) 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 EI, 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 người ta chọn sóng mang phụ đã điều chế EI sớm pha lên 900 so với pha của EQ hay gọi là điều chế vuông góc 2 tín hiệu sắc EI, EQ. Mạch điều chế vuông góc mô tả cách thức để nhập chung hai tin tức EI và EQ. Trước tiên một mạch dao động tạo ra sóng sin 3,58 MHz. Người ta cho sớm pha lên 330 để điều biên nén EQ rồi lại làm sớm pha thêm 900 nữa để điều biên nén EI. Sóng điều biên nén của EI (hay C1) là sóng sin có tần số 3,58Mhz. Biên độ Ey và pha là 1230 so với pha gốc 0 từ mạch dao động ra. Tương tự sóng điều biên nén của EQ (hay C2) là sóng sin có tần số 3,58MHz, biên độ là EQ và pha là 330 so với pha gốc. Hai sóng C1 và C2 lệch pha nhau 900 được nhập chung vào một mạch cộng để có duy nhất C = C1 +C2 Mạch ma trận ER EG EB SAM SAM OSC FSC 3,58MHz +330 +900 + C1 C2 C EY Hình I.1-7. Mạch điều chế vuông góc + Mã hóa màu ở hệ NTSC. Bắt đầu bằng ba tin tức của cảnh màu ER, EG, EB mạch ma trận chuyển đổi thành một tín hiệu chói Ey có dải tần từ 0®4,2MHz và hai tín hiệu sắc EI có giải tần 1,2MHz (lý thuyết là 1,5MHz) và EQ có giải tần 0,5 MHz. Hai tín hiệu sắc này được điều biên nén với sóng mang phụ Fsc= 3,58 MHz và có pha lần lượt lệch 330 và 330 + 900 = 1230 so với pha gốc 00. Hai sóng điều biên nén của sóng EI và EQ sau đó nhập chung để có một sóng C = C1 + 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 0,7ms. Như vậy Ey và C sẽ đến mạch cộng cùng một lúc và tránh hiện tượng sai pha. Mạch ma trận ER EG EB SAM SAM OSC FSC 3,58MHz +330 +900 + EY + C1 C C2 + 1800 Bust gate EY 4,2MHz EQ 4,2MHz EI 1,2MHz Delay 0,7ms FH NTSC color video Hình I.1-8. Mã hóa hệ NTSC 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 Fsc có pha 00 được đảo pha 1800 để đưa vào tầng cổng lóe. Cổng này bình thường 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 8¸12 chu kỳ, sóng sin 3,58 có pha 1800 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 EI và EQ nằm 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 +1230 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 0.6 0.6 1.3 0 2.38 4.2 4.5 MHz 0.5 1 EY EI EQ FSC=3.58 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% nằm gọn trong thềm sau của xung đồng bộ ngang độc lập với 6 tin tức trên. +Giải mã màu ở hệ NTSC. -Ey EB - EY ER - EY EG - EY ER EG EB Mạch ma trận HÌNH I.1-10. GIẢI MÃ HỆ NTSC OSC 330 +900 B.Gate Color IF ĐET I ĐET Q G - T NTSC Video Delay 0,7ms EY EI EQ FH Chúng ta đã biết tín hiệu hình màu NTSC có dải tần hoàn toàn nằm trong kênh sóng Fsc 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 0,7ms để đợi 2 tín hiệu sắc EI và EQ. 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 đưa vào Katôt đèn hình màu và EB -Ey và ER-Ey, EG-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 00 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 00. Người ta làm sớm pha sóng sin này lên 330 để đưa vào tách sóng điều biên nén của EQ rồi lại làm sớm pha lên 900 nữa để đưa 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 góc EI và EQ 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 EI và EQ, 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 và V vẫn được điều biên nén vuông góc vào trong sóng mang phụ chọn bội số lẻ của FH/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: FSC = (284-1/4) FH + 1/2 FV = (284 –1/4) 15625 +25 = 4,43361872Hz » 4,43 MHz Tín hiệu chói Ey được tính theo công thức: EY = 0,3ER +0,59 EG +0,11 EB Độ rộng dải tần là 5MHz, hai tín hiệu sắc được định nghĩa là: EU = 0,493 (EB –EY) EV = 0,877(ER -EY) 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 330, giải tần EU và EV 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. Điều biên cân bằng Trigơ đếm Điều biên cân bằng Dịch pha 1800 Tạo sóng mang phụ Dịch pha 900 EU FH Cộng tuyến tính UU ±UV UM 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 1/2FH 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 EV 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). - Làm cho chuyển mạch điện tử (CMĐT) trong máy thu hình hoạt động đồng pha với CMĐT ở phía phát. Để hoàn thành chức năng thứ nhất cũng như hệ NTSC, tín hiệu đồng bộ màu gồm 8¸12 chu kỳ dao động điều hòa có tần số bằng FMP bố trí ở thềm sau của tất cả các xung tắt dòng trừ khoảng thời gian truyền xung đồng bộ mặt, xung cân bằng trước sau. Để hoàn thành chức năng thứ hai, góc pha ban đầu của tín hiệu đồng bộ màu cũng thay đổi theo từng dòng quét. Cụ thể mà đối với dòng quét mà sóng mang phụ mang tín hiệu EV không đảo pha véc tơ tín hiệu đồng bộ màu ký hiệu là EB tạo với trục R- Y và B- Y một góc bằng 1350, còn đối với các dòng mà sóng mang phụ mang tín hiệu EV có đảo pha 2250. Véc tơ tín hiệu đồng bộ màu có thể là tổng hợp của hai véc tơ thành phần vuông góc EU và EV. - Phổ tần của tín hiệu truyền hình màu đầy đủ. Phổ tần của tín hiệu truyền hình màu đầy đủ hệ PAL theo tiêu chuẩn EG. Đối với cả hai tín hiệu màu EV và EU đều truyền toàn bộ dải biên tần dưới và một phần dải biên tần trên. FMsound HÌNH I.1-12. PHỔ TẦN TÍN HIỆU MÀU ĐẦY ĐỦ Ở HỆ PAL 0 2,93 3 4 5 5,5 f(MHz) + Mã hoá ở hệ màu PAL. Phương pháp mã hoá ở hệ màu PAL về cơ bản vẫn sử dụng phương pháp điều biên nén vuông góc như ở hệ NTSC, chỉ thay đổi chút ít về góc pha của sóng mang phụ. - Góc pha 00 được dùng để điều biên nén tín hiệu sắc EU (thay vì 330 như ở hệ NTSC). MẠCH MA TRẬN ER EG EB SAM SAM OSC FSC 4,43MHz +900 -900 + EY + C1 C C2 + Bust gate EY 5MHz EU EV 1,5MHz FH/2 PAL color video Hình I. 1-13. Mã hóa màu ở hệ PAL +1350 -1350 - Pha –900 và +900 lần lượt từng dòng một điều biên nén tín hiệu sắc EV (thay vì luôn là 330 +900 như hệ NTSC). - Pha của loé màu (xung đồng màu) là -1350 và +1350 lần lượt từng dòng một tuỳ theo dòng đang truyền đi có pha của EV là -900 hay +900 (thay vì luôn là -1800 như hệ NTSC). + Tự động sửa sai pha ở máy thu trong hệ PAL. Giả sử ta cần truyền đi màu M(U,V) thì hệ PAL, dòng N chẳng hạn truyền đi M(U,V), dòng kế tiếp N+1 truyền đi màu giả M’ (U,V) rồi lại M(U,V). Tại máy thu, do quá trình bị sai pha trên đường truyền, màu M bị sớm pha một góc thành màu M1, tại dòng M’ pha cũng bị sớm pha một góc M2 (việc sớm pha hay muộn là do đường truyền chứ không lệ thuộc vào pha ban đầu). Do M’ chỉ là màu giả mục đích tự sửa sai pha. Thế nên ở các máy thu tại dòng M’ (U,V) phải đảo pha EV lại như cũ để có M(U,+V) kết quả ta có: M’2 (U2,-V2)Þ M2 (U2,V2) với V2 chỉ đảo pha của -V2’ và U2’. Bây giờ nếu đem cả hai tín hiệu sắc trong dòng M nhập chung với hai tín hiệu sắc của dòng M’ ta có: V1 + V2 # 2V và U1 + U2 # 2U. Nói khác đi M1 + M2 # 2M (2U, 2V), việc nhập chung cả hai tín hiệu của dòng dưới đã giúp ta lấy lại pha đúng nhưng biện độ lại khác hai lần biên bộ đúng. Điều này không quan trọng vì sau khi tách sóng điều biên nén các tín hiệu sắc còn phải được khuyếch đại lên nhiều lần để có đủ biên độ đưa vào đèn hình màu. + Giải mã hệ PAL. Đầu tiên toàn bộ giải tần 0 ¸5 MHz của tín hiệu chói đi thẳng đến mạch ma trận ngang qua một dây trễ 0,7ms để chờ tín hiệu sắc. Tín hiệu sắc nằm trong dải tần 4,43MHz điều biên nén vuông góc được lọc ra nhờ tầng Color IF, sau đó sẽ làm ba đường đi vào ma trận PAL. Đường một đảo pha một góc 1800 ra ở điểm A, đường hai đi ngang qua dây trễ 1H =64ms ra ở điểm B, đường3 đi trực tiếp đến điểm C. -Ey EB - EY ER - EY EG - EY ER EG EB Mạch ma trận HÌNH I.1-14. GIẢI MÃ MÀU Ở HỆ PAL OSC 4,43MHz 1350 +900 Color IF 1800 DELAY 1H=64ms PAL SW EY EI Bust Gate FH DET V DET U + + A B C ±2V 2U 2V Phase Comparator -900 IENT SWITCHING Phase lock loop 2U ±900 Phase ADI Đem tín hiệu ở đầu A và B cộng lại với nhau đem tín hiệu ở đầu B và C cộng lại với nhau ta có kết quả : Dòng N Dòng N + 1 Dòng N +2 Dòng N +3 + U + V + U - V + U + V + U + V A -U - V - U + V + = + 2V - U - V + = - 2V - U + V + = + 2V B + U + V + U - V + U + V + = + 2U + = + 2U + = + 2U C + U + V + U - V + U + V + U - V Ở mạch cộng bên trên (A + B) ngõ ra cứ một dòng là +2V (nếu dòng sau đang phát là +U, -V) một dòng là -2V (nếu dòng sau đang phát là +U, +V). Ở mạch bên dưới (B+C) ngõ ra luôn là +2U. Hai mạch tách sóng điều biên nén với các pha của sóng sin = 4,43MHz thích hợp sẽ giúp lấy lại hai điện áp +2V và +2U để đưa vào mạch ma trận giúp tái lập các tin tức màu. Để có thể tách sóng điều biên nén, pha của sóng mang phụ đưa vào mạch tách sóng U sẽ luôn luôn có pha là 00. Pha của sóng mang phụ đưa vào mạch tách sóng V sẽ lần lượt có pha là -900 và +900. Muốn đạt được điều này, đầu tiên tầng BURST GATE trích ra tin tức loé màu với pha lần lượt là +1350 và -1350 được đưa vào một vế của tầng so pha loé màu. Vế còn lại của tầng so pha dùng để kích thạch anh 4,43MHz tạo ra sóng sin 4,43MHZ với pha là pha của loé màu. Tiếp theo là hai mạch làm trễ pha 1350 và sớm pha 1350 để đưa vào mạch đóng mở với nhịp FH/2. Giả sử dòng đang truyền là U+V, pha của loé màu (pha của sóng Fsc từ thạch anh) sẽ là +1350 . Ngõ của thạch anh tách sóng V sẽ là điều biên nén với biên độ –2V và đảo pha –900. Ngõ vào của tách sóng U là sóng điều biên nén với biên độ +2U và pha là 0. Cả hai vế của chuyển mạch sẽ phải đóng lên trên và pha của đường tách sóng U sẽ là: +1350 – 1350 = 0 và pha của đường tách sóng V sẽ là: -1350 -1350 = -2700 = +900. Nếu chuyển mạch FH/2 luôn luôn đóng vị trí về nhận dạng màu. Người ta chỉ việc đem so pha của loé màu với pha của đường tách sóng V sau khi làm chậm lại bởi -1350. Nếu chuyển mạch đóng mở chậm pha lại –1350 của đường tách sóng V sẽ trùng pha với pha của loé màu, điện áp ra của mạch so pha sẽ là 00 và không có gì xảy ra. Ngược lại nếu có sai pha, sự lệch pha giữa hai ngõ vào của mạch so pha sẽ làm xuất hiện một điệp áp giúp sửa sai pha của mạch tạo xung chuyển mạch. + Nhận xét về hệ PAL. + Ưu điểm: Hệ PAL có méo pha nhỏ hơn hẳn so với hệ NTSC, không có hiện tượng xuyên lẫn màu và thuận tiện cho việc ghi băng hình hơn hẳn hệ NTSC. Điều biên nén vuông góc U và V vào sóng mang phụ vẫn được chọn là bội số lẻ của tần số được chọn Fsc = 4,43 MHz. Máy thu tự động hiệu chỉnh về pha của tín hiệu sắc (nếu có sai pha) bằng cách đem nhập chung cả hai tín hiệu của dòng biên trên xuống dùng chung với hai tín hiệu sắc của dòng biên dưới. Tín hiệu màu PAL có tổng cộng 7 tin tức 4 tin tức ban đầu của đen trắng, 2 tin tức sau của U và V, 1 tin tức loé màu. Tin tức loé màu có pha lần lượt là +1350 và - 1350 cho một dòng được dùng vừa để nhận dạng vừa để tách sóng điều biên nén. + Nhược điểm: Máy thu hình hệ PAL phức tạp hơn nhiều vì có dây trễ 64ms và yêu cầu dây trễ phải có chất lượng cao. Tính kết hợp với truyền hình đen trắng kém hơn hệ NTSC. I.3.2.3. Hệ màu SECAM. Tín hiệu chói Ey được tính theo công thức: Ey = 0,3ER + 0,59EG + 0,11 EB Độ rộng dải tần của tín hiệu chói là 6,5MHz (tiêu chuẩn D/K). Hai tín hiệu hiệu màu được truyền đi lần ]ượt từng dòng sang phía thu. Hai tín hiệu hiệu màu được tính theo công thức: DR = -1,9 (ER – EY) DB = -1,5 (EB – EY) Độ rộng dải tần của hai tín hiệu đều bằng 1,5MHz, chọn hệ số -1,9MHz cho tín hiệu DR và 1,5 cho tín hiệu DB nhằm giải quyết tính tương hợp của hệ truyền hình màu với hệ truyền hình đen trắng. Hai tín hiệu màu DR và DB điều chế biên độ tần số của hai tần số mang phụ FCR và FCB. Hai tần số sóng mang này phải chọn sao cho tính chống nhiễu của truyền hình được nâng cao. Ở máy thu hình phải dùng mạch tách sóng tần số để hồi phục các tín hiệu này. Đặc điểm riêng của kỹ thuật điều tần là cùng với biên độ tín hiệu nhiễm ở các tần số cao sẽ nhiễu hơn ở các tần số thấp. Để bù lại thiếu sót này ở tất cả các mạch điều tần người ta luôn luôn nâng biên độ tần số cao tín hiệu lên trước khi đưa vào điều tần bằng một mạch gọi là tiền nhấn. Sau khi tách sóng, tín hiệu đã được tiền nhấn tần số cao lại được giải nhấn để lấy lại các biên độ ban đầu. Việc này giúp cho nhiễu được đồng đều ở mọi tần số của tín hiệu. 0 1,5 0 1,5 PRE EMPHASIS FM DET Giải nhấn PRE EMPHASIS FM DR DB 0 1,5 0 1,5 Tiền nhấn + Lọc chuông ngửa: Sau khi đã điều tần sóng mang phụ FM có biên độ đều bất chấp tín hiệu sẵc là bao nhiêu, như vậy nó sẽ phá rối tín hiệu chói với mức độ không đổi bất chấp cảnh màu đang truyền đi là như thế nào. Để đạt được sự giảm tối thiểu phá rối của nó, giống như sóng điều biên nén vuông góc của hệ NTSC người ta cho sóng mang phụ đi qua một mạch lọc có dạng chuông ngửa để đè các tần số ở giữa dải xuống. 100% 10% 4,286 FM LỌC CHUÔNG NGỬA TẠI ĐÀI PHÁT 4,286 FM Bù chuông sấp tại máy thu Tần số được chọn để đè xuống thấp nhất là 4,286MHz Tại đây biên bộ sóng FM chỉ còn 10% nếu so với 100% là biên độ của tín hiệu chói cũng là 4,286MHz. Như vậy với cảnh thiên nhiên hầu hết các màn bão hoà kém ® biên độ DR ®DB nhỏ ® quãng di tần hẹp ® biên độ sóng mang phụ điều tần cũng nhỏ và ít phá rối hơn. Biên độ này cũng chỉ lớn với các màu bão hoà cao DR, DB lớn mà thôi. Tại máy thu sau khi nhận được sóng mang FM với dải tần có dạng chuông ngửa nhưng ngược lại nhờ đó lấy lại biên độ đều ban đầu của sóng mang phụ điều tần. + Chọn lựa hai sóng mang phụ riêng cho DR và DB. Trong điều tần, nhiễu tỷ lệ nghịch với quãng di tần tức là tỷ lệ nghịch với biên độ tín hiệu sắc. Thế nhưng cùng với cường độ sáng, biên độ tín hiệu sắc của các màu cũng khác nhau. Hậu quả là nếu chỉ dùng một sóng mang phụ, các quãng di tần khác nhau sẽ làm nhiễu xuất hiện ở các màu không đều gây khó chịu cho mắt. Để khắc phục điều này người ta dùng hai sóng mang phụ riêng để điều tần DR và DB. Mỗi sóng mang phụ sẽ có hệ số di tần khác nhau sao cho bù lại sự kiện nhiễu không đều. Nói rõ hơn tại các màu bị nhiễm nhiều hơn sẽ được di tần rộng hơn để bù lại. Sóng mang phụ dùng đề điều tần DR được gọi là: FOR = 282 FH = 282 x 15,625 = 4,40625 MHz Sóng mang phụ dùng để điều tần DB được chọn là: FOB = 272 FH = 272 x 15,625 = 4,25000 MHz FMB FMR 3,9 4,02 4,12 4,25 4,268 4,4 4,68 4,75 Hình I.1-15. Phổ của FMR & FMB (phổ của màu SECAM) Tín hiệu SECAM thường truyền đi cả hai phương pháp này vì vào thời mới khai sinh (1965), kỷ nguyên của đèn điện tử và transitor, sử dụng tin tức nhận dạng ngang với mạch tách sóng FM là điều quá tốn kém. Ngày này ở kỷ nguyên IC giải mã SECAM đều dùng nhận dạng ngang, nhận dạng dọc chỉ còn có giá trị “lịch sử” mà thôi. Dưới đây chỉ giới thiệu nhận dạng ngang. Ở mỗi dòng, khi đưa DR, DB vào điều tần với sóng mang phụ, người ta đưa cả thời gian thềm sau của xung đồng bộ ngang vào, mức của thềm sau là 0V, do đó ở dòng ngang truyền đi DR (dòng R) tại thời gian thềm sau này, sóng FM sẽ có tần số chính là tần số nghỉ FOR với biên độ xác định bởi lọc chuông là khoảng 15%. Tương tự như vậy, ở dòng B trong thời gian thềm sau xung đồng bộ ngang là FOR với biên độ khoảng 12%. Chúng cũng được gọi là loé màu và là tin tức để nhận dạng từng dòng. Tại máy thu, một tầng cổng loé màu sẽ chỉ mở trong thời gian thềm sau để trích ra tin tức loé màu. Sau đó, một tầng tách sóng FM hoạt động tại tần số nghỉ là FOR (hoặc FOB) sẽ tách sóng loé màu lấy ra xung dương (hoặc âm) có tần số là FH/2 với pha, được xác định với dòng đang truyền là dòng R9 (hoặc B). Xung FH/2 này được sử dụng và trực tiếp đưa vào điều khiển chuyển mạch giúp FMR và FMB đi đúng đường tách sóng của chúng. + Mã hoá hệ màu SECAM Bắt đầu từ ba tin tức ER, EG, EB của điểm màu, mạch ma trận chuyển đổi thành một điểm chói Ey có giải tần từ 0 ¸6,2 MHz và hai tín hiệu sắc –DR và +DB có dải tần cũng là 1,5 MHz. Mạch ma trận ER EG EB + + EY 6MHz + -DR 1.5MHz -DB 1.5MHz -DR SW1 +DR DR DB Comparator Delay 0.7ms Filter ALC Bell LPF 1.5MHz Limiter FM S.C Ivert PRE Emphasis PRE Emphasis SECAM Video FH/2 FOR 4.40625 FOB 4. 25000 SW2 1800 Hình I.1-16. Mã hoá màu ở hệ SECAM Sau đó người ta cho tin tức nhận dạng từng bán ảnh nhập chung vào -DR và +DB, đó chính là xung âm hình thang xuất hiện cứ mỗi bán ảnh một lần trong thời gian xoá dọc. Sau khi tách ra khỏi tín hiệu mạch cộng, tín hiệu sắc –DR được đảo pha 1800 để thành +DR đi vào mạch tiền nhấn và tin tức nhận dạng từng bán ảnh trong đó sẽ là các xung dương. Khi đó DR đi thẳng vào mạch tiền nhấn với các xung nhận dạng từng bán ảnh nằm trong đó là các xung âm. Pha của DR chính là pha ban đầu (xung đồng bộ nằm dưới mức 0) và xung nhận dạng dọc của DB là xung âm. Trong đó pha của DR ngược với pha ban đầu (xung đồng bộ nằm trên mức 0) và xung nhận dạng dọc của DB là xung dương. Tại máy thu đưa vào lưới một (G1) của đèn màu phải là (ER – Ey) và (EB- Ey) đều có pha là pha ban đầu. Như vậy các xung nhận dạng dọc trong ER- Ey và EB –Ey phải là các xung âm. Sau khi ra khỏi hai mạch xung tiền nhấn tần số cao, DR và DB được đưa vào chuyển mạch SW1 đóng mở theo nhịp FH/2 để lựa chọn hoặc DR và DB lần lượt cho từng dòng một. Tiếp theo đó qua mạch lọc thông thấp (LPF) để loại bỏ các tần số cao hơn 1,5MHz là giới hạn giải tần của DR và DB. Mạch hạn biên để giới hạn biên độ DR và DB không vượt quá ±1V giúp giới hạn quãng di tần của mạch điều tần đã xác định sẵn. Tần số sóng mang phụ đưa vào mạch điều tần sẽ là FOR = 4,4065MHz hoặc FOB = 4,25000MHz tuỳ theo tín hiệu sắc đưa vào mạch điều tần là DR hay DB. Chuyển mạch SW2 như vậy cũng phải đóng mở theo nhịp FH/2 và ăn khớp với chuyển mạch SW1. Ra khỏi mạch điều tần FMR (sóng điều tần của DR) và FMB (sóng điều tần của DB) được đưa vào mạch đảo pha của sóng mang phụ để khử tạp. Tiếp tục FMR và FMB được lọc chuông, đè tần số ở giữa dải 4,286 MHZ. Để thực hiện việc này từ tín hiệu chói Ey người ta lọc ra biên độ của Ey tại tần số 4,286MHz và đưa vào so sánh với biên độ của FMR, FMB ra từ sau lọc chuông. Kết quả so sánh là điện áp sai số một chiều đưa vào điều khiển mạch ALC. Sau đó người ta nhập chung FMR và FMB vào tín hiệu chói, dây trễ 0,7ms là để tín hiệu chói Ey chờ FMR và FMB tại mạch cộng, ở ngõ ra mạch cộng ta được tín hiệu hình màu SECAM. Về phương diện tần số, tín hiệu màu SECAM gồm từ 0 ¸6 MHz là dải tần của tín hiệu chói Ey. Tại ngang 6,5 MHz là tin tức âm thanh đã điều tần. Các tin tức của màu nằm trong FMR và FMB ở xung ngang 4,286MHz, giới hạn về phía thấp là 3,9MHz và về phía cao là 4,75MHz (giới hạn này cả tin tức nhận dạng dọc, nếu không kể nhận dạng dọc khoảng tần số có tin tức của DR và DB chỉ có 4,02MHz ¸4,68MHz). Biên độ của FMR và FMB bị ảnh hưởng bởi lọc chuông có chỉ tiêu như sau: Nếu lấy 100% là biên độ của Ey tại 4,286MHz thì FMR và FMB tại 4,286MHz chỉ có 10% là điểm thấp nhất của lọc chuông. Tại tần số FOR = 4,4065MHz biên độ lọc chuông là 15% tại FOB = 4,25MHz biên độ lọc chuông là 12%. Tại nút cao nhất 4,75MHz là 37% và nút thấp nhất 3,9MHz là 35%. Về phương diện biên độ đầu tiên tín hiệu chói Ey có các chỉ tiêu như nói trên: Mức EYmax = 100%, EYmin = 0% mức đồng bộ =-40%. Tại dòng đang truyền đi DR (dòng R) sóng FMR nhập chung vào Ey, biên độ có thể lên đến +115% và xuống tới –15%. Tại dòng đang truyền đi DB (dòng B) sóng FMB nhập chung vào Ey biên độ có thể lên tới +112% và xuống thấp 12%. Sau khi đưa ra DR và DB vào mạch điều tần người ta đưa cả mức 0 của thềm sau xung đồng bộ vào, như vậy tại thềm sau của xung đồng bộ ngang sóng điều tần sẽ là tần số nghỉ. Tại dòng R là FOR có biên độ ±15% và tại dòng B là FOB có biện độ ±12%. Chúng được gọi là lóe màu, là tin tức cuối cùng của tín hiệu màu SECAM được dùng để nhận dạng từng dòng. + Giải mã màu SECAM. Từ ngõ ra tầng tách sóng hình toàn bộ giải tần của Ey được khuyếch đại hình để đưa vào ba katốt của đen hình màu với pha là -Ey. Vai trò của dây trễ là 0,7ms là để giữ tín hiệu chói lại chờ tín hiệu sắc tại đèn hình màu, tránh hiện tượng sai pha. Một nhánh rẽ đi ngang qua lọc chuông xấp để bù lại việc đã nén FMR, FMB xuống tại 4,286MHz bởi lọc chuông ngửa trong quá trình mã hóa. Sau đó tầng khuyếch đại trung tần màu (Color IF) sẽ lọc lựa ra khoảng tần số bên ngoại khoảng này. Ngõ ra của tầng khuyếch đại trung tần màu lại được rẽ làm hai: Một đi thẳng đến chuyển mạch, một đi ngang dây trễ 64ms =1H giữ lại tin tức dòng bên trên để đi đến vế còn lại của chuyển mạch (kênh trễ). Ở hai đầu vào của mạch như vậy nếu ở đầu trên là FMR của dòng đang phát thì đầu dưới (kênh trễ) là FMB của dòng bên trên. Ngược lại nếu đầu trên là FMB thì đầu dưới là FMR. Chuyển mạch sẽ đóng mở theo nhịp FH/2 (một dòng đóng lên, một dòng đóng xuống) và ta giả sử là xung chuyển mạch là đúng thì đường ra bên trên sẽ luôn luôn là FMR và đường ra bên dưới sẽ luôn luôn là FMB. Cứ một cái là của dòng đang phát, một cái là của dòng bên trên. FMR và FMB sau đó được hạn biên và đưa vào hai máy tách sóng FM riêng, một họat động ở tần số nghỉ là 4,40625Mhz (tách sóng FMR) và một hoạt động ở tần số nghỉ là 4,25000MHz (tách sóng FMB). Để ý là hai mạch tách sóng FM này hoạt động ngược pha với nhau. Ở mạch tách sóng FMR pha của tín hiệu sắc được giữ nguyên, trong khi đó ở mạch tách sóng FMB pha của tín hiệu sẵc bị đảo 1800. Ngõ ra của hai mạch tách sóng là +DR và -DB tiếp tục được nhấn lấy lại biên độ ban đầu đã bị sai pha do quá trình tiền nhấn trong lúc đã mã hóa. Sau đó khuyếch đại công suất R-Y và B-Y để có được ER – Ey và EB - EY ở ngõ ra cuối cùng. Để có được EG –Ey người ta lấy 51% của ER –Ey nhập chung 18% của EB –Ey và đảo pha tất cả bằng khuyếch đại công suất G -Y. Ba tín hiệu sắc này lần lượt đưa vào ba lưới 1 của đèn hình màu giúp tái tạo lại hình ảnh. SECAM Video BELL Color if DELAY LINE 1H LINE IDENT SWICHING GEN V.IDET Delay LYMITER DET FOR De EMPHASIS De EMPHASIS DET FOR LYMITER V.AMP R-Y OUT G-Y OUT B-Y OUT FH/2 -EY ER-EY EG-EY EB-EY HÌNH I.1-17. GIẢI MÃ HỆ SECAM + Nhận xét về hệ SECAM. Kết luận: - Hệ SECAM truyền lần lượt từng dòng một hai tín hiệu sắc DR và DB. Cứ một dòng truyền DR một dòng truyền DB - Điều tần DR và DB vào hai sóng mang phụ riêng FOR = 4,40625MHz và FOB = 4,25MHz. Khoảng tần số có chứa tin tức DR và DB từ 4,02MHz ¸4,68Mhz. Tín hiệu màu SECAM gồm 8 tin tức: 4 tin tức đầu có sẵn của truyền hình đen trắng, tin tức thứ 5 và 6 là FMR và FMB chỉ xuất hiện hoặc cái nọ hoặc cái kia tại mỗi thời điểm. Tin tức thứ 7 nhận dạng dọc chỉ xuất hiện trong thời gian xóa dọc và tin tức thứ 8 tin tức lóe màu hay nhận dạng ngang là tin tức có sẵn do quá trình điều tần thềm sau của xung đồng bộ ngang được dùng để nhận dạng từng dòng, ở máy thu chỉ sử dụng một trong hai tín tức hoặc 7 hoặc 8. + Nhược điểm: Tương dung kém: Như ta biết cảnh trong thiên nhiên hầu hết có độ bão hòa kém tương ứng với tín hiệu sắc nhỏ. Mà trong đó điều tần biên độ sóng FMR và FMB luôn luôn không đổi bất chấp tín hiệu sắc là bao nhiêu. Nói khác đi ở hệ SECAM sóng mang phụ điều tần luôn phá rối Ey với mức độ không đổi bất chấp cảnh truyền đi. Đã thế không chọn Fsc = (2n+1)FH/2 để vô hiệu hóa dạng tạp như hệ NTSC vì tần số sóng mang phụ luôn thay đổi do bị điều tần. Nói rõ hơn chấm đen trắng xen kẽ và chớp tắt bấy giờ không chịu đứng yên để tự khử mà luôn di động theo chiều ngang do ảnh hưởng điều tần. Nhiễu các màu không đều: Vì trong điều tần nhiễu tỷ lệ nghịch với quãng di tần tức là tỷ nghịch với biên độ của tín hiệu sắc vốn đã không đồng đều. Người ta cũng chẳng có cách nào giảm nhiễu cho những màu bị nhiễu nhiều mà chỉ có cách thêm nhiễu cho những màu ít nhiễu để đồng đều mà thôi. Vấn đề nhận dạng màu: ER -EY hay EB -EY thì cũng chỉ là những điện áp, ở máy thu làm sao biết được điện áp vừa nhận được là ER -EY hay EB -EY. Điều này có nghĩa là tín hiệu màu SECAM sẽ phải truyền đi thêm tin tức nhận dạng giúp máy thu biết được tín hiệu sắc dòng đang truyền đi là ER -EY hay EB -EY. CHƯƠNG II. TRUYỀN HÌNH SỐ Truyền hình số là tên gọi một hệ thống truyền hình mới mà tất cả các thiết bị kỹ thuật từ Studio cho đến máy thu đều làm việc theo nguyên lý kỹ thuật số. Trong đó, một hình ảnh quang học do camera thu được qua hệ thống ống kính, thay vì được biến đổi thành tín hiệu điện biến thiên tương tự (cả về độ chói và màu sắc) sẽ được biến đổi thành một dãy tín hiệu nhị phân (dãy các số 0 và 1) nhờ quá trình biến đổi tương tự ®số. II.1. CÁC TIÊU CHUẨN VIDEO SỐ. Chuẩn Video số là tiêu chuẩn biến đổi tín hiệu truyền hình từ tương tự sang số. Trong quá trình biến đổi có thể lấy mẫu tín hiệu Composite hay tín hiệu Component. Các thiết bị truyền hình ngày nay có xu hướng sử dụng chủ yếu là tín hiệu Component (R, G, B hoặc Y, R-Y, B-Y) nhưng dạng thứ hai phổ biến hơn. Căn cứ vào cấu trúc lấy mẫu của thành phần chói (Y) và thành phần hiệu màu (R-Y), (B-Y) người ta có các chuẩn video số sau: Chuẩn 4:1:1: Số 4 biểu thị 13,5MHz là tần số lấy mẫu của tín hiệu chói, số 1 biểu thị 3,75MHz là tần số lấy mẫu của hai tín hiệu hiệu màu (R-Y) và (B-Y), tức là có 4 điểm ảnh để lấy mẫu chỉ một điểm đầu được lấy mẫu của Y và (R-Y), (B-Y), 3 điểm ảnh tiếp theo chỉ được lấy mẫu thành phần Y, không lấy mẫu R-Y và B-Y. Chuẩn này thường được dùng cho hệ 525 dòng. Chuẩn 4:2:0. Số 4 biểu thị 13,5MHz là tần số lấy mẫu của tín hiệu chói. Hai tín hiệu màu được lấy mẫu ở tần số 6,75MHz và các dòng (tức là lấy mẫu ở tất cả các điểm chói Y: 4:0:0, dòng tiếp theo sẽ lấy mẫu tất cả Y và R-Y, B-Y theo tiêu chuẩn 4:2:2) chuẩn này thường dùng cho hệ 625 dòng. Chuẩn 4:2:2. Tần số lấy mẫu tín hiệu chói Y là 13,5MHz (biểu thị bằng số 4) và hai tín hiệu hiệu màu R-Y, B-Y là 6,75Mhz (biểu thị bằng số 2). Chuẩn này có ý nghĩa là cứ lấy mẫu Y của cả 4 điểm ảnh thì chỉ có 2 điểm ảnh được lấy mẫu R-Y và B-Y. Độ phân giải mầu ở chuẩn này sẽ lớn gấp đôi ở chuẩn 4:1:1. Chuẩn này được dùng trong thiết bị số ở Studio. Chuẩn 4:4:4. Chuẩn này dùng cho cả 2 loại tín hiệu thành phần RGB và Y, R-Y, B-Y của tín hiệu video. Chuẩn này mô tả cấu trúc lấy mẫu là tất cả các điểm ảnh đều lấy mẫu hai thành phần chói Y và thành phần hiệu mầu R-Y và B-Y. Đây là chuẩn lý tưởng cho tín hiệu nhưng hầu như chưa sử dụng nhiều vì lý do kinh tế. - Chuẩn 4:2:2:4. Đây chính là chuẩn 4:2:2 nhưng có thêm thành phần thứ 4 chỉ tần số lấy mẫu tín hiệu cấy. II.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA TRUYỀN HÌNH SỐ. - Ít bị tác động của nhiễu so với truyền hình tương tự. - Có khả năng nén lớn hơn với các tín hiệu truyền hình âm thanh và hình ảnh. - Công nghệ nén và truyền dẫn hiệu quả cao của kỹ thuật số sẽ tạo ra nhiều kênh dư thừa hơn, giải quyết được hạn chế lớn nhất của truyền hình Analog là không dư thừa kênh. Công nghệ ghép kênh tạo ra triển vọng sử dụng các kênh dư thừa để cung cấp các loại hình khác nhau của dịch vụ truyền hình cho khán giả. - Có khả năng áp dụng kỹ thuật sửa lỗi. - Do chỉ truyền đi các giá trị 0 và 1 nên các tín hiệu âm thanh, hình ảnh, tín hiệu điều khiển, dữ liệu đều được xử lý giống nhau. - Có thể khoá mã dễ dàng. - Đòi hỏi công suất truyền dẫn thấp hơn. - Các kênh có thể định vị tương đối dễ dàng. - Các hệ thống điều chế được phát triển sao cho có khả năng chống được hiện tượng bóng hình và sai pha. - Chất lượng dịch vụ giảm nhanh khi máy thu không nằm trong vùng phục vụ - Đòi hỏi tần số mới cho việc phát thanh, truyền hình quảng bá. - Người xem phải mua máy mới hoặc sử dụng bộ chuyển đổi SETTOP. - Có sự đầu tư mới về các phương tiện tại các trạm phát. II.2.1. Sơ đồ khối tổng quát của một hệ thống truyền hình số . Tín hiệu video, audio tương tự được biến đổi thành tín hiệu số. Tín hiệu này có tốc độ bít rất lớn nên cần phải qua bộ nén để giảm tốc độ bít của chúng. Các luồng tín hiệu này được đưa tới bộ ghép kênh (MUX) rồi đưa tới bộ điều chế và phát đi. Nén và mã hoá tín hiệu video Nén và mã hoá tín hiệu audio Nén và mã hoá các dữ liệu phụ Hình I.2-1: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số MUX Mã hoá đường truyền Điều chế Phát sóng Mã hoá kênh truyền Video Audio Data Giải nén và giải mã tín hiệu video Giải nén và giải mã tín hiệu audio Giải nén và giải mã các dữ liệu phụ DE_ MUX Giải mã đường truyền Thu Giải mã kênh truyền Video Audio Data Ở phía thu thực hiện quá trình ngược lại, tín hiệu thu sẽ được giải điều chế và đưa tới bộ phân kênh (DEMUX). Tín hiệu từ bộ phân kênh được giải nén sau đó được chuyển đổi số - tương tự. II.2.2. Khái niệm video số. Việc số hoá tín hiệu video có nhiều vấn đề cần phải quan tâm: tần số lấy mẫu, phương thức lấy mẫu, tiêu chuẩn lấy mẫu, nén tín hiệu… II.2.2.1. Số hoá tín hiệu video. Số hoá tín hiệu video thực chất là biến đổi tín hiệu video tương tự sang số, ở phía thu tín hiệu số được biến đổi ngược lại thành tín hiệu tương tự Quá trình số hoá video được thực hiện theo ba bước: - Lấy mẫu tín hiệu video là quá trình gián đoạn (rời rạc hoá) tín hiệu tương tự theo thời gian bằng tần số lấy mẫu, kết quả cho ta một chuỗi các mẫu. - Lượng tử hoá: Là quá trình chia biên độ tín hiệu đã rời rạc hoá theo thời gian nhiều khoảng khác nhau và mỗi mức được gắn bằng một giá trị số (biên độ). - Mã hoá: Là quá trình biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số bằng việc sắp xếp cho mỗi mức tín hiệu theo hệ đếm nhị phân (các số “1” và “0”). Như vậy tín hiệu số được biểu diễn bằng một chuỗi xung “1” và xung “0”. Để truyền tín hiệu cần dùng mã trong đó số bít của mã phụ thuộc loại thông tin (tín hiệu). Tín hiệu càng phức tạp đòi hỏi số bít biểu diễn càng cao. Có hai phương pháp biến đổi tín hiệu video là: - Biến đổi trực tiếp tín hiệu video tổng hợp - Biến đổi riêng từng tín hiệu video màu thành phần. Việc lựa chọn phương pháp biến đổi tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố: đó là yêu cầu về khả năng thuận lợi khi xử lý tín hiệu và yêu cầu về truyền dẫn và phát sóng. II.2.2.2. Tín hiệu video tổng hợp Tín hiệu video số tổng hợp thực chất là sự chuyển đổi tín hiệu video tương tự tổng hợp sang video số. Tín hiệu video tương tự được lấy mẫu với tần số lấy mẫu bằng 3 hoặc 4 lần tần số sóng mang màu, vào khoảng 13,3MHz hoặc 17,72MHz đối với tín hiệu hệ PAL. Mỗi mẫu tín hiệu được lượng tử hoá bởi 10 bít, cho ta một chuỗi số liệu 177 Mbit/s (trong trường hợp 8 bít cho tốc độ 142 Mbit/s) Lọc thông thấp Lấy mẫu Lượng tử Mã hoá Đồng bộ Tín hiệu tổng hợp Tín hiệu tổng hợp số Hình I.2-2. Sơ đồ số hoá tín hiệu video tổng hợp Biến đổi tín hiệu video tổng hợp có ưu điểm về dải tần. Nhưng tín hiệu video tổng hợp số có những nhược điểm của tín hiệu video tương tự tổng hợp như can nhiễu chói màu… Tín hiệu video tổng hợp cũng gây khó khăn trong việc xử lý, tạo kỹ xảo.. II.2.2.3. Tín hiệu video số thành phần. Tín hiệu video số thành phần là sự chuyển đổi tín hiệu video tương tự thành phần sang số và được quy định theo tiêu chuẩn quốc tế CCIR 601. Đối với tiêu chuẩn này tín hiệu chói được lấy mẫu tần số 13,5Mhz, hai tín hiệu màu được lấy mẫu với tần số 6,75MHz. Mỗi mẫu được lượng tử hoá 8 hoặc 19 bit, cho ta tốc độ 216 hoặc 270 Mbit/s. Lượng tử hoá 8 bit cho ta 256 mức lượng tử hoá và 10 bit cho ta 1024 mức. Khi biến đổi tín hiệu video thành phần cho ta dòng số có tốc độ cao hơn tín hiệu tổng hợp. Tuy nhiên dòng tín hiệu video thành phần cho phép xử lý dễ dàng các chức năng như ghi, dựng, tạo kỹ xảo… Vì vậy chất lượng ảnh không chịu ảnh hưởng của can nhiễu chói màu như tín hiệu video tổng hợp. Cả hai phương pháp số hoá tín hiệu video tổng hợp và thành phần đều được nghiên cứu và áp dụng trong truyền hình số. Tuy nhiên nhờ những ưu việt nên phương pháp biến đổi tín hiệu video thành phần được khuyến khích sử dụng. II.2.3. Audio số II.2.3.1. Số hoá tín hiệu Tín hiệu Audio số có nhiều ưu điểm. - Độ méo tín hiệu nhỏ một cách lý tưởng. Dải động âm thanh lớn gần ở mức tự nhiên. Đáp tuyến tần số ở mức bằng phẳng, việc tìm kiếm dữ liệu nhanh, dễ dàng. - Tín hiệu Audio số là kết quả của quá trình biến đổi tín hiệu Audio tương tự thành tín hiệu Audio số. Quá trình biến đổi A/D cũng được tiến hành theo 3 bước: Lấy mẫu, lượng tử hoá, mã hoá… II.2.3.2. Lấy mẫu tín hiệu Tần số lấy mẫu dựa trên định lý Nyquist để tránh hiện tượng chồng phổ. Hiện nay trên thế giới có 3 tần số thường được sử dụng và được coi là tần số tiêu chuẩn. Tuỳ theo mục đích sử dụng mà ta chọn cho phù hợp. - 32KHz: Tín hiệu Audio số lấy mẫu theo tiêu chuẩn này được lựa chọn dùng trong phát sóng tần số FM - 44,1KHz là tiêu chuẩn dùng cho các ứng dụng, lưu trữ, phát sóng. - 48KHz là tiêu chuẩn được dùng để tạo nguồn, xử lý trao đổi chương trình. Tần số này có mối quan hệ với tần số 32KHz. Nó chấp nhận được tín hiệu Audio tương tự có độ rộng dải tần trên 22KHz. Tần số lấy mẫu này được sử dụng ở trong các Studio cho chất lượng cao cả khi phát lẫn khi ghi. Tuy nhiên người ta còn chọn tần số lấy mẫu bằng bội số của tần số lấy mẫu tiêu chuẩn 48KHz Nếu fLM =2, ftc= 96KHz khi đó khả năng gây ảnh hưởng của các thành phần chồng phổ trong tín hiệu tái tạo đã được loại bỏ hoàn toàn. Nếu flm= 4, ftc =192 KHz với tần số này tỷ số SNR (tín hiệu/tạp âm) tăng lên tương đương với việc cho thêm một bit vào quá trình lượng tử hoá. II.2.3.3. Lượng tử hoá. Từng mẫu của tín hiệu tương tự gốc được ấn định cho một giá trị mã số nhị phân bởi bộ lượng tử hoá. Thường thì số bit lượng tử hoá là 20bit. Biên độ lớn nhất được giới hạn bởi các giá trị 7FFF và 8000 (theo hệ HEX). Tín hiệu Audio tương tự có biên độ thấp được lượng tử hoá với rất ít các mức rời rạc. Vì vậy gây nên lỗi lượng tử của tín hiệu ở mức thấp. Nếu hệ thống được lượng tử hoá với 16 bit thì cho 65535 (216 –1) khoảng lượng tử. Tuy nhiên độ chính xác sẽ kém hơn khi sử dụng 20 bit. II.2.3.4. Mã hoá Mỗi giá trị nhị phân sau khi lượng tử hoá được mã hoá theo một cấu trúc thích hợp để tạo nên cấu trúc mẫu tín hiệu phục vụ cho truyền dẫn và các thiết bị lưu trữ. Có nhiều phương pháp mã hóa trong đó phương pháp điều xung mã PCM được sử dụng nhiều hơn cả. II.2.4. Phương pháp nén tín hiệu trong truyền hình số II.2.4.1. Mục đích của nén Với công nghệ hiện nay, các thiết bị đều có dải thông nhất định. Các dòng số tốc độ cao yêu cầu dải thông rất rộng vượt quá khả năng cho phép của thiết bị. Một cách sơ bộ, nén là quá trình làm giảm tốc độ bit của các dòng dữ liệu tốc độ cao mà vẫn đảm bảo chất lượng hình ảnh hoặc âm thanh cần truyền tải. II.2.4.2.Bản chất của nén Khác với nguồn dữ liệu một chiều như nguồn âm, đặc tuyến đa chiều của nguồn hình ảnh cho thấy: Nguồn ảnh chứa nhiều sự dư thừa hơn các nguồn thông tin khác, đó là: Sự dư thừa về mặt không gian (spatial redundancy): Các điểm ảnh kề nhau trong một mành có nội dung gần giống nhau. Sự dư thừa về mặt thời gian (temporal redundancy): Các điểm ảnh có cùng vị trí ở các mành kề nhau rất giống nhau. Sự dư thừa về mặt cảm nhận của con người: Mắt người nhạy cảm hơn với các thành phần tần số thấp và ít nhạy cảm với sự thay đổi nhanh, tần số cao. Do vậy, có thể coi nguồn hình ảnh là nguồn có nhớ (memory source). Nén ảnh thực chất là quá trình sử dụng các phép biến đổi để loại bỏ đi các sự dư thừa và loại bỏ tính có nhớ của nguồn dữ liệu, tạo ra nguồn dữ liệu mới có lượng thông tin nhỏ hơn. Đồng thời sử dụng các dạng mã hoá có khả năng tận dụng xác suất xuất hiện của các mẫu sao cho số lượng bít sử dụng để mã hoá một lượng thông tin nhất định là nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo chất lượng theo yêu cầu. Nhìn chung quá trình nén và giải nén một cách đơn giản như sau: Biến đổi Một số phép biến đổi và kỹ thuật được sử dụng để loại bỏ tính có nhớ của nguồn dữ liệu ban đầu, tạo ra một nguồn dữ liệu mới tương đương chứa lượng thông tin ít hơn. Ví dụ như kỹ thuật tạo sai số dự báo trong công nghệ DPCM hay phép biến đổi cosin rời rạc của công nghệ mã hoá chuyển đổi. Các phép biến đổi phải có tính thuận nghịch để có thể khôi phục tín hiệu ban đầu nhờ phép biến đổi ngược. Biến đổi Mã hoá Giải mã Biến đổi ngược Dữ liệu Dữ liệu đã nén Quá trình nén Quá trình giải nén Dữ liệu Dữ liệu đã nén Hình I.2-3: Sơ đồ khối quá trình nén và giải nén Mã hoá. Các dạng mã hoá được lựa chọn sao cho có thể tận dụng được xác suất xuất hiện của mẫu. Thông thường sử dụng mã RLC (run length coding: mã hoá chạy dài) và mã VLC (variable length coding: mã hoá có độ dài thay đổi) gắn cho mẫu có xác suất xuất hiện cao từ mã có độ dài ngắn sao cho chứa đựng một khối lượng thông tin nhiều nhất với số bit truyền tải ít nhất mà vẫn đảm bảo chất lượng yêu cầu. NÉN VIDEO THEO CHUẨN MPEG. Các công nghệ nén ảnh “Điều xung mã vi sai - DPCM”, “Mã hoá chuyển đổi-Transform Coding” và một số công nghệ nén khác được kết hợp với nhau nhằm tạo một cách thức nén ảnh có hiệu suất cao, chất lượng ảnh khôi phục tốt. Sự kết hợp này được tiêu chuẩn hoá trong các tiêu chuẩn nén sử dụng hiện nay: JPEG, JBIG, MPEG. KHÁI QUÁT VỀ CÁC TIÊU CHUẨN NÉN . Các tiêu chuẩn nén với ứng dụng của chúng được khái quát trong bảng sau đây: Chuẩn Phạm vi ứng dụng CCITT T.4 CCITT T.6 JPEG JBIG CCITT H.261 MPEG - 1 MPEG - 2 MPEG - 4 Fax, ảnh dữ liệu Ảnh. Fax, ảnh dữ liệu Điện thoại hình Ảnh, lưu trữ dữ liệu số (DSM) Ảnh, HDTV, DSM Truyền thanh thông thường, quảng bá, cảm nhận từ xa Bảng Khái quát các tiêu chuẩn nén Trong số đó, được sử dụng phổ biến và có phạm vi ứng dụng rộng rãi là MPEG (Moving Pictures Experts Group). Chuẩn nén MPEG: MPEG là một chuỗi các chuẩn nén video với mục đích là mã hoá tín hiệu hình ảnh và âm thanh cho DSM ( Digital Storage Media ) ở tốc độ bit từ 1.5 đến 50 Mbitps và được biết đến gồm: MPEG-1, MPEG-2 và MPEG- 4. Trong đó MPEG-1 là cơ bản. MPEG-2 và MPEG- 4 là sự phát triển và mở rộng từ MPEG-1. - MPEG-1 còn được gọi là tiêu chuẩn ISO/IEC 11172 là chuẩn nén Audio và Video với tốc độ khoảng 1,5 Mb/s dùng cho ghi hình trên băng từ và đĩa quang đồng thời truyền dẫn trong các mạng. - MPEG-2 nén tín hiệu Video và Audio với một dải tốc độ bít từ 1,5 tới 50 Mb/s. Tiêu chuẩn này còn được gọi là chuẩn quốc tế ISO/IEC 13818, là chuẩn nén ảnh động và âm thanh. Nó cung cấp một dải các ứng dụng như: Lưu trữ dữ liệu số, truyền hình quảng bá và truyền thông. - MPEG- 4 là sự hợp nhất cung cấp cho rất nhiều ứng dụng truyền thông, truy cập, điều khiển dữ liệu âm thanh số như: Điện thoại hình, thiết bị đầu cuối đa phương tiện (multimedia), thư điện tử và cảm nhận từ xa. MPEG- 4 cho khả năng truy cập rộng rãi và hiệu suất nén rất cao. NÉN VIDEO THEO MPEG-1 Tiêu chuẩn MPEG-1 gồm 4 phần: Phần 1: Hệ thống (ISO/IEC 11172-1). Phần 2: Nén video (ISO/IEC 11172-2). Phần 3: Nén Audio (ISO/IEC 11172-3). Phần 4: Kiểm tra (ISO/IEC 11172- 4). MPEG-1 nghiên cứu cách thức ghép nối một hoặc vài dòng dữ liệu chứa thông tin thời gian để hình thành nên một dòng dữ liệu. Nó cung cấp quy tắc cú pháp đồng bộ hoá quá trình phát lại cho một dải ứng dụng Video rộng. MPEG-1 coi ảnh chuyển động như dạng thức dữ liệu máy tính (gồm các điểm ảnh). Cũng như các dữ liệu máy tính (ảnh và văn bản), ảnh video chuyển động có khả năng truyền và nhận bằng máy tính và mạng truyền thông. Chúng cũng có thể được lưu trữ trong các thiết bị lưu trữ dữ liệu số như đĩa CD, đĩa Winchester và ổ quang. MPEG-1 cung cấp cả các ứng dụng đối xứng và không đối xứng: - Trong ứng dụng không đối xứng, ảnh động được nén một lần, sau đó giải nén nhiều lần để truy cập thông tin. - Trong ứng dụng đối xứng, quá trình nén và giải nén phải cân bằng nhau. VD: Điện thoại thấy hình, thư điện tử. Để đạt được hiệu suất nén cao mà vẫn giữ tốt chất lượng ảnh phục hồi, chuẩn MPEG-1 sử dụng cả công nghệ nén trong ảnh (Intraframe) và liên ảnh (Interframe) để loại bỏ được cả sự dư thừa không gian và thời gian. Do MPEG-1 được phát triển cho lưu trữ dữ liệu số nên đòi hỏi có sự truy cập ngẫu nhiên (Random Access). Cách thức mã hoá tốt nhất cho truy cập ngẫu nhiên là mã hoá Intraframe đơn thuần. Song do sự dư thừa thông tin về thời gian chưa được loại bỏ nên hiệu suất nén rất thấp. Do vậy trong tiêu chuẩn nén MPEG-1, có sự cân bằng giữa nén trong ảnh (Intraframe) và nén liên ảnh (Interframe) bằng cách sử dụng các công nghệ sau đây: - Bù chuyển động. - Dự báo. - Nội suy. - Biến đổi cosin rời rạc. - Lượng tử hoá. - Mã hoá độ dài thay đổi (mã Huffman-VLC). Tức là có sự kết kết hợp hai công nghệ nén DPCM và Trasform Coding. Thuật toán nén MPEG-1 sử dụng bù chuyển động khối để giảm sự dư thừa thời gian với vecto chuyển động cho mỗi khối kích thước 16 x16 điểm ảnh. Bù chuyển động được sử dụng cho cả dự báo nhân quả và không nhân quả. - Dự báo nhân quả tạo dự báo ảnh hiện hành từ ảnh trước đó. - Dự báo không nhân quả tạo dự báo cho ảnh hiện hành dựa trên ảnh trong quá khứ và cả tương lai. Vòng lặp DPCM được sử dụng để tạo khung sai số dự báo. Sau đó, công nghệ mã hoá chuyển đổi chuyển khung sai số này sang miền tần số để nén các hệ số nhờ lượng tử hoá và mã hoá Huffman trước khi truyền tải hay lưu trữ. + SỰ PHÂN LOẠI ẢNH MPEG Tiêu chuẩn nén video MPEG định nghĩa 4 loại ảnh: ảnh I, ảnh B, ảnh P và ảnh D. - Ảnh I: (Intra - Coded Picture). Các ảnh I được mã hoá theo Mode Intra để có thể giải mã mà không cần sử dụng dữ liệu từ bất cứ một ảnh nào khác. Đặc điểm của phương pháp mã hoá này như sau: - Chỉ loại bỏ được sự dư thừa không gian. - Dùng các điểm trong cùng một khung để tạo dự báo. - Không có bù chuyển động. - Các thông tin được mã hoá rõ ràng nên số lượng bít yêu cầu lớn. Do được mã hoá Intra, ảnh I bao giờ cũng là ảnh đầu tiên trong một nhóm ảnh hay một chuỗi ảnh. Nó cung cấp thông tin khởi động các ảnh tiếp theo trong nhóm. - Ảnh P (Predictive Code Picture) Ảnh P được mã hoá liên ảnh một chiều (Interframe một chiều): - Dự báo Inter một chiều. - Ảnh dự báo được tạo ảnh tham chiếu trước đó (dự báo nhân quả). Ảnh tham chiếu này có thể là ảnh I hoặc ảnh P gần nhất. - Có sử dụng bù chuyển động. Thông tin ước lượng chuyển động của các khối nằm trong vecto chuyển động (motion vecto). Vecto này xác định Macroblock nào được sử dụng từ ảnh trước. Do vậy ảnh P bao gồm cả những MB mã hoá Inter (I - MB) là những macroblock chứa thông tin lấy từ ảnh tham chiếu và những MB mã hoá Intra là những MB chưá thông tin không thể mượn từ ảnh trước.Ảnh P có thể được sử dụng làm ảnh tham chiếu tạo dự báo cho ảnh sau. - Ảnh B (Bidirectionally Predicted Pictures). Ảnh B là ảnh mã hoá liên ảnh hai chiều.Tức là : - Có sử dụng bù chuyển động. - Dự báo không nhân quả, ảnh dự báo gồm các macroblock của cả khung hình trước đó và sau đó. Việc sử dụng thông tin lấy từ ảnh trong tương lai hoàn toàn có thể thực hiện được vì tại thời điểm mã hoá thì bộ mã hoá đã sẵn sàng truy cập tới ảnh phía sau. Không được sử dụng ảnh B làm ảnh tham chiếu tạo dự báo cho các ảnh sau. - Ảnh D ( Dc-coded picture ) Là ảnh được sử dụng trong MPEG-1 và MPEG-4 nhưng không được sử dụng trong MPEG-2, nó giống như ảnh I nhưng chỉ có thành phần 1 chiều ở đầu ra được thể hiện. + Cơ sở của nén dữ liệu audio . Nén tín hiệu audio được thực hiện dựa trên cơ sở là mô hình tâm lý thính giác của con người, sự hạn chế về mặt cảm nhận và hiện tượng che lấp các thành phần tín hiệu âm. - Tiêu chuẩn nén Audio MPEG - 1. Tiêu chuẩn nén audio MPEG-1 (ISO/IEC 11172-3) thường được biết dưới tên gọi MUSICAM (Maskingpattern Universal Suband Intergrated Coding and Multiplexing ) gồm ba lớp (layer) mã hoá I, II và III tương ứng với hiệu quả nén và độ phức tạp tăng dần, đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong phát thanh, truyền hình. Tiêu chuẩn nén audio MPEG-2 (ISO/IEC 13818-3) là bước phát triển mở rộng dựa trên cơ sở MPEG-1. Phương thức nén Dolby AC-3 ứng dụng trong hệ HDTV số Grand Alliance (ATSC) cũng là một biến thể từ Audio MPEG-2. Đối với lĩnh vực truyền hình, tiêu chuẩn MPEG có lợi điểm nổi bật là đảm bảo khả năng đồng bộ giữa video và audio khi phân kênh và giải nén. Ba mức riêng biệt trong tiêu chuẩn MPEG audio này phụ thuộc theo từng chế độ với các ứng dụng khác nhau : - Mức I : dùng trong các thiết bị dân dụng. - Mức II : dùng trong các thiết bị chuyên dụng và multimedia. - Mức III : dùng trong các hệ thống mã hoá tiếng nói 64 Kbps và thấp hơn, dùng mã hoá chất lượng cao cho tín hiệu âm nhạc. - TIÊU CHUẨN NÉN AUDIO MPEG - 2. Chuẩn nén MPEG-2 là sự mở rộng của tiêu chuẩn MPEG-1 đã được định nghĩa nhằm đáp ứng các nhu cầu của các ứng dụng mới như : * Tiêu chuẩn MPEG cho phép đạt chất lượng cao, tốc độ truyền số liệu nhanh và thiết bị phức tạp. Chất lượng audio có thể thay đổi trong một phạm vi rộng tuỳ thuộc vào tốc độ dòng bit từ thấp đến cao, tốc độ số liệu từ 32Kbps đến 1066 Kbps do việc chia khung số liệu audio MPEG-2 thành 2 phần . Một phần là dòng bit gốc thích ứng MPEG-1 và phần còn lại là dòng bit mở rộng. * Trong tiêu chuẩn MPEG-2 có thêm các tần số lấy mẫu mới ( 16Khz, 22.05Khz và 24Khz ), nó cho phép truyền băng tần trong khoảng 7.5 Khz đến khoảng 11Khz và cho chất lượng cao khi tốc độ dòng số liệu nhỏ hơn 64 Kbps cho một kênh. * Khả năng ứng dụng đa kênh. PHẦN II. KỸ THUẬT XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN HÌNH Đặc điểm và tính năng của một số trang thiết bị sản xuất chương trình truyền hình. Trong phòng dựng có nhiều loại thiết bị, tuỳ theo thể loại chương trình mà thiết bị nhiều hay ít. Một phòng dựng tương đối hoàn chỉnh gồm: Các máy ghi hình, bàn kỹ xảo hình, bàn trộn tiếng và máy tính. I.1. CÁC TRANG THIẾT BỊ SẢN XUẤT CHƯƠNG TRÌNH. I.1.1. Máy ghi hình. Máy ghi hình luôn tồn tại và phát triển theo sự phát triển của kỹ thuật truyền hình. VTR là những thiết bị ghi và tạo lại những tín hiệu hình ảnh và tín hiệu âm thanh trên băng từ. Nguyên lý của máy ghi hình dựa trên tính chất của một số vật liệu sắt từ. Những vật liệu sắt từ này bị từ hoá khi có tác dụng của từ trường, khi vật liệu sắt từ bị ra khỏi miền tác dụng của từ trường nó không mất đi mà vẫn giữ được từ hóa đó gọi là từ dư. Vật để giữ lại từ dư được chế tạo là băng từ. Đầu từ là vật liệu trung gian biến đổi từ sang điện (lúc phát) và biến đổi điện sang từ (lúc ghi). + Giới thiệu chung về máy VTR. Máy ghi hình có cả một quá trình biến đổi dài qua nhiều thế hệ máy và hiện nay đài truyền hình Việt Nam cũng như các Đài địa phương đang dùng nhiều loại VTR như VHS, S.VHS, UMATIC, và BETACAM… tương ứng với các độ rộng băng 1/2inch, 3/4inch… Trong mỗi loại máy có nhiều thế hệ máy, mỗi loại thế hệ máy lại có chức năng riêng. Ví dụ UMATIC VO5630 có chức năng ghi phát, máy UMATIC VO5850 là máy ghi dựng và máy UMATIC VO5030 chỉ có chức năng phát… Mỗi loại VTR thường được phân theo VTR để bàn và VTR lưu động. Máy ghi hình để bàn thường được thiết kế để làm một trạng thái cố định, có nhiều chức năng, thường đi được với các thiết bị ngoại vi khác nhau như bàn dựng, bàn kỹ xảo…Còn VTR lưu động thường được thiết kế gọn nhẹ, độ tin cậy cao. + Giới thiệu VTR Betacam PVW 2800. Như trên đã nói VTR luôn thay đổi và phát triển, ở một trung tâm truyền hình thường tồn tại nhiều loại và nhiều xu thế VTR hiện nay xu thế hướng được dùng là hệ máy Betacam. Hệ máy này cũng có nhiều loại như BVW (60, 65, 70) PVW (2600, 2650, 2800..) UVW (1600, 1800…). Trong đó loại BVW60, PVW2600 và UVW1600 là loại máy chỉ có tính năng phát. Máy BVW65 và PVW2650 là loại máy có tính năng phát nhưng có thể thay đổi tốc độ bình thường. Chức năng này được gọi là Dynamic motion control (DMC). Máy BVW70 và máy PVW2800 là máy ghi dựng. Máy UVW 1800 cũng là máy ghi dựng nhưng với điều kiện là phải kèm theo bàn dựng được giới thiệu như sau: Ở đây ta chọn loại máy PVW2800 để giới thiệu vì loại máy được dùng nhiều ở VTV và sẽ được dùng nhiều ở các đài địa phương. Loại máy này tập chung hết các tính năng của các máy VTR khác. Ngoài ra nắm được loại máy này có thể vận dụng vào các hệ máy khác như S.VHS, UMATIC… Trước hết xét đến phương thức tín hiệu vào băng ở hệ Betacam. Ở hệ Betacam tín hiệu đưa vào ghi được tách ra làm hai thành phần Y và C rồi xử lý riêng rẽ. Thành phần chói Y được điều chế tần số, thành phần C được đổi thành hai tín hiệu màu R-Y và B-Y sau đó hai tín hiệu màu này được nén thời gian theo từng dòng và được đưa vào điều chế tần số rồi đưa tới mạch khuyếch đại ghi vào băng. Thành phần Y và C được ghi bởi các đầu từ riêng rẽ như hình. CB YB XB CA YA XA Hình II.1-1. Đầu từ ghi thành phần Ở đây YA và YB là hai đầu từ ghi phát thành phần Y, CA và CB là hai đầu từ ghi thành phần C. Khoảng cách giữa hai đầu từ ghi phát Y và C được đặt lệch nhau 1 góc 6,7670. XA và XB là hai đầu từ xoá xoay tương ứng xoá vệt từ của YA và CA và YB, CB trong chế độ dựng. Vị trí các vệt từ Y và C ở trên băng được thể hiện như hình: 1/2inch Chiều chuyển dịch băng Y C Y C Y A1 A2 CTL TC Hình II.1-2 PVW 2800 chỉ có đường tiếng tĩnh ghi đọc theo chiều dài băng. Ngoài ra ở hệ Betacam loại BVW còn có hai loại kênh tiếng nữa. Loại tiếng này được điều chế tần số AFM được ghi cùng tín hiệu video. Các tính năng chung: Máy PVW2800 là máy được thiết kế kiểu ghi dựng. Khi phát chấp nhận cả hai băng oxide và metal, còn khi ghi chỉ chấp nhận băng metal. Máy này có hệ màu PAL chạy điện 100v và 240v, tần số 50/60Hz, công suất 150w, tốc độ dịch chuyển của băng là 101,51mm/s, thời gian ghi và phát tối đa là 100 phút hoặc dài hơn với loại băng BTC-90ML. Tốc độ tìm hình chế độ nhanh có nhiều mức, tốc độ bình thường là 1, chế độ chậm tức là từng mặt ảnh. Thay đổi từ trạng thái dừng đến tốc độ bình thường theo chiều tiến tới và ngược lại. Thời gian chạy nhanh ngược không hiện hình là 3 phút hoặc ít hơn đối với loại băng BTC90ML. - Phần đường hình. Giải tần số làm việc của thành phần Y (độ chói) là 25Hz ¸2MHz. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (S/N) là 68dB. Có ba loại đầu vào video, tín hiệu vào đầy đủ (composite) đầu vào S.video (Y và C tách biệt) và tín hiệu Component. Các loại đầu vào này nhờ chuyển mạch ở mặt trước máy (input select). Đầu vào Componet có hai loại đầu vào là Component1 dùng dây DUB12 pin và tín hiệu Component 2 dùng Jắc BNC gồm Y, R-Y, B-Y loại đầu vào component được chọn nhờ chuyển mạch ở mặt sau của máy. Trong máy có bộ sửa sai lệch gốc thời gian (time base corrector-TBC) bộ này có tác dụng ổn định tín hiệu và có thể thay đổi mức tín hiệu (video Level) mức màu (chroma level), mức đen (back level)… ở tín hiệu phát ra từ băng. Tương ứng đầu vào có ba loại đầu ra là Composite, S.video và đầu ra component (2 loại). Máy được thiết kế có ba đầu ra Composite khi đấu nối với các thiết bị khác dùng đầu 1, 2 còn đầu 3 cắm vào monitor vì đầu ra thứ ba có chữ Super để cho phép nhìn thấy một số chỉ thị trên monitor. Tuy nhiên chế độ này còn phụ thuộc vào chuyển mạch Characterr/off ở mặt trước máy. - Phần đường tiếng. - Đáp tuyến tần số 50Hz ¸15KHz, tỷ số tín hiệu trên nhiễu (S/N) là 68dB. Có hai kênh tiếng độc lập, có chiết áp trên một máy để chỉnh được mức ra từ băng và mức ghi vào băng. Hai đồng hồ chỉ thị mức tương ứng từ kênh. Khi phát (PB)chỉ mức ra, khi ghi (REC) chỉ mức vào. Sau máy có công tắc chuyển mạch chọn mức và trở kháng vào. Mức thấp nhất là -60dB, 3KW mức cao là +4dB, 600W hoặc 10KW đối xứng. Có hai loại đầu ra Audio: Loại đầu ra tương ứng từng kênh gọi là LINE OUT CH1, LINE OUT CH2 có mức ra là 4dB, trở kháng ra là 600W đối xứng. Loại chỉ có một ổ cắm có tên là MONITOR OUT với đầu ra này có thể lấy ra hoặc kênh CH1 hoặc kênh CH2 hoặc trên cả hai kênh CH1, CH2 tuỳ thuộc vào công tắc chọn ở máy phía trước (ở vị trí CH1, CH2 hoặc MIX). Ngoài ra còn có đầu ra cho tai nghe có mức ra lớn nhất là -14dB, 8W. Đầu ra này cũng tuỳ thuộc vào công tắc chuyển mạch CH1, CH2, MIX. Đầu ra tai nghe có tác dụng trong phòng lồng tiếng cho khớp mà không phải vặn to MONITOR. Ngoài ra máy còn có một đầu ra monitor bằng jắc 8 pin cho ra cả hình và tiếng để dùng với monitor có loại đầu ra 8 pin. Mức tiếng ra là -5dB, 47W. -Phần điều khiển. Máy PVW 2800 này được thiết kế để điều khiển dựng tại máy hay tại bàn dựng. Trong trường hợp dựng tại máy dây điều khiển 9 pin được nối giữa máy phát và máy ghi, chuyển mạch máy phát ở vị trí Remote còn máy ghi ở vị trí Local. Hình II.1-3a. PLAYER RECODER CH1 CH2 V 9 pin Hình II.1.3b PLAYER RECODER CH1 CH2 V RM Ở đây CH1 và CH2 là hai kênh tiếng, CH1 là đường tiếng kênh 1, CH2 là đường tiếng kênh 2, V là đường tín hiệu hình. Khi thao tác bên Player ấn phím có chữ P, bên Recorder ấn phím có chữ R. Còn khi điều khiển máy ở bàn dựng phải để chuyển mạch ở vị trí Remote. Giữa máy và bàn dựng được nối với nhau bởi dây điều khiển 9 pin (hình 3b). Khi đó mọi phím ấn ở mặt máy được dùng tại bàn dựng. I.1.2. Bàn dựng + Khái niệm bàn dựng hình. Một chương trình truyền hình thường là từ nhiều nguồn vào như phim nhựa, băng ghi từ máy lưu động, vệ tinh… nên trước khi phát phải biên tập lại, dựng lại. Do tín hiệu ghi trên băng từ nhiều nguồn tín hiệu, nên một băng dựng lại ngoài yêu cầu của đạo diễn và biên tập phải đảm bảo liên tục tín hiệu. Có nghĩa là phải thực hiện dựng hình. Cụ thể hơn là sự ghép nối hình ảnh và âm thanh theo yêu cầu của đạo diễn và phải đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật về chất lượng hình ảnh, âm thanh. Kỹ thuật dựng hình là phải đảm bảo đựơc liên tục tín hiệu trên băng. Hình ảnh xem không bị nhảy, âm thanh phải liên tục. Để thực hiện được điều này phải có thao tác dựng hình. Bàn dựng là một thiết bị điều khiển từ xa máy ghi hình. Ngoài ra bàn dựng còn điều khiển các thiết bị ngoài khác như chuyển mạch A (Audio Mixer) chuyển mạch V (Video Mixer).. để thực hiện thao tác dựng. Tương tự máy ghi hình, bàn dựng hình cũng có nhiều loại. Một số loại hiện nay đang được sử dụng ở các đài truyền hình như: RM450, PVE5 00, BE600, BE2000.. Các bàn dựng đều có tính năng chung và các đặc điểm khác tuỳ thuộc vào thiết kế, song một điều cần thiết là bàn dựng phải đi đúng với các loại thiết bị ngoài (AUDIO MIXXER), (VIDEO MIXXER) mà nhà sản xuất đã thiết kế như PVE500 đi với bàn DFS 500 và MXP290.. thì mới phát huy hết chức năng. + Chế độ dựng. Trong dựng hình phân biệt hai chế độ dựng. - Chế độ dựng ASSEMBLE (dựng nối tiếp) và chế độ dựng INSERT (dựng xen cảnh). Tín hiệu dựng của ASSEMBLE là tín hiệu của cảnh nào thì được ghi chính tín hiệu của cảnh đó và xung điều khiển CTL được tách ra từ chính tín hiệu của cảnh đó. Ở đây mô tả tín hiệu khi ghi nối tiếp ở nguồn tín hiêụ A, B, C. Tín hiệu điều Tín hiệu điều Tín hiêu điều khiển A khiển B khiển C Chiều băng chuyển động B A C Tiếng kênh 1 Tiếng kênh 2 Hình II.1-4. Sơ đồ chế độ dựng Chế độ INSERT là có thể thay V hoặc A, ở A có thể A1 hoặc A2 cả hai kênh. Trên băng có sẵn tín hiệu A, tín hiệu B xen kẽ vào, tín hiệu dựng INSERT là tất cả các cảnh dựng đều chung tín hiệu điều khiển đã có sẵn trên băng có nghĩa là ở chế độ này yêu cầu trên đoạn băng cần dựng phải có sẵn tín hiệu điều khiển (CTL) để đảm bảo cho tín hiệu mới ghi lên đúng chỗ tín hiệu cũ bị xoá. + Trình tự thao tác dựng. Chọn chế độ dựng ASSEMBLE hay chế độ INSERT, dùng phím Search để tìm hình, chọn và nhớ điểm vào và điểm ra trên băng của máy phát và máy ghi, còn điểm ra tự động thì chọn 1 trong 2 máy là đủ. Nếu chọn điểm ra tuỳ ý khi đang dựng thì ra bằng tay (ấn ALL Stop). Lúc đó hệ thống cũng được dừng lại như khi chọn và điểm nhớ tự động tiếp theo ấn AUTO EDIT. Sau đó ấn auto edit cả máy phát và máy ghi chạy lùi về phía trước một khoảng thời gian PREROLL thời gian PREROLL đã đặt sẵn trong máy là 3s, 5s, 7s. Sau đó cả hai băng ghi và phát ở chế độ dừng (PAUSE) tiếp theo cả máy ghi và máy phát chạy ở chế độ phát chuyển sang chế độ ghi. Khi tới thời điểm ra máy phát tiếp tục phát 2s, máy thu còn thực hiện tiếp 2s nữa (với chế độ dựng ASSEMBLE) và thời gian này gọi là thời gian POSTROLL, cuối cùng cả hai máy phát và máy ghi trở về đúng điểm ra và dừng tại đó. Khi muốn kiểm tra trước xem điểm vào và điểm ra đã như ý chưa thì ấn PREVIEW quan sát MONITOR kiểm tra xem điểm vào và điểm ra, nếu điểm vào điểm ra chưa đúng ý có thể chọn và nhớ lại. Nếu việc chọn và nhớ lại đã như ý thì tiến hành dựng Auto edit. Muốn xem lại đoạn băng vừa dựng ấn Review, khi ấn máy phát không hoạt động, máy ghi hoạt động tức là tự động chạy về trước điểm vào thời gian PREROLL và vào các điểm phát, khi xem qua điểm dựng vào muốn xem điểm ra. Sau khi xem qua điểm vào ta ấn JUMP băng sẽ chạy ở tốc độ nhanh cho tới điểm trước điểm ra một khoảng thời gian PREROLL. Từ đây băng chạy ở tốc độ PLAY cho tới sau điểm ra khoảng 2s, băng trở lại điểm ra và dừng lại tại đó thời gian từ điểm IN đến điểm OUT phải lớn hơn thời gian PREROLL, ngoài vịệc điều khiển một số bàn dựng cần thiết kế thêm điều khiển dựng time code (TC- mã hoá thời gian) là tín hiệu mã hoá các vệt từ ghi trên băng, mỗi vệt từ có địa chỉ riêng được mã hoá thời gian dưới dạng giờ, phút, giây, mành. Khi điều khiển dựng theo TC thì quy trình làm việc tương tự điều khiển theo CTL như trình bày ở trên, nhưng độ chính xác cao hơn do các vệt từ đã mã hoá theo địa chỉ riêng. Muốn tìm vệt từ nào thì mạch giải mã đúng địa chỉ của vệt từ đó chứ không nhầm lẫn như xung CTL. Như trình bày ở trên sau khi ấn auto edit cả hai máy đều lùi về phía trước một khoảng thời gian PREROLL đã đặt sẵn trong máy. Do vậy yêu cầu phải có tín hiệu CTL trước thời điểm cần lấy với độ dài ít nhất bằng PREROLL. Với băng trắng thì trước khi dựng phải ghi tín hiệu ở đầu băng với khoảng thời gian tối thiểu bằng thời gian PREROLL. Điều này đảm bảo cho máy khi dựng có thời gian lùi lại trước điểm vào dựng một khoảng thời gian Preroll đặt trước. Do quá trình chạy băng trong chế độ dựng như trình bày nên cần chú ý là khi đi ghi hình phải ghi trước thời điểm cần lấy tối thiểu là 10s và băng để ở máy ghi cũng phải có trước với thời lượng từ 10¸30s. Thông thường chế độ dựng Assemble được dựng trong trường hợp dựng thô hoặc khi băng ghi không có tín hiệu CTL liên tục. Chế độ dựng INSERT tuỳ theo yêu cầu mà có thể thay đổi hình hoặc tiếng cả hai kênh tiếng 1 và 2 hay một trong hai kênh. Yêu cầu của chế độ này là đoạn cần Insert phải có tín hiệu CTL liên tục. Chế độ dựng Insert thường được dùng trong chế độ sửa băng hoặc băng có sẵn tín hiệu CTL ổn định và liên tục. Chế độ này có thể thay riêng tiếng kênh 1 hoặc tiếng kênh 2 hoặc riêng hình, hoặc tín hiệu mã thời gian TC trên đoạn băng nào đó yêu cầu. Chế độ này yêu cầu trên đoạn băng cần dựng phải có sẵn tín hiệu CTL để đảm bảo cho tín hiệu mới ghi lên đúng chỗ tín hiệu cũ bị xoá. Sau khi ghi xong cảnh cần ghi thì tiến hành in hình, chọn và nhớ điểm vào, điểm ra cho cảnh sau. Tóm lại dựng hình là sự ghép nối hình ảnh và âm thanh theo yêu cầu của biên tập viên và đạo diễn… về kỹ thuật thì sự ghép nối này mang tính liên tục của tín hiệu trên băng. Căn cứ vào tính chất các vệt từ quy định ghi trên băng từ, mà khi dựng phải đảm bảo sự liên tục của tín hiệu trên băng từ. VD: Như các vệt từ ghi dọc hay ghi xiên trên băng từ thì khi dựng lại càng phát theo quy luật đó mới đảm bảo sự ghép nối liên tục được. Có như vậy hình ảnh truyền đến người xem mới đảm bảo chất lượng. + Các kiểu dựng: Có thể phân thành hai kiểu dựng. Dựng A ROLL. Kiểu dựng A ROLL nghĩa là thực hiện dựng cắt liên tục các cảnh. Với kiểu dựng này hệ thống tối thiểu phải có hai máy ghi hình. Hình và tiếng CH1 và CH2 đưa từ máy phát sang máy ghi, monitor được nối với từng máy để kiểm tra hình, tiếng trực tiếp khỏi máy. Bàn dựng được nối với mỗi máy qua dây điều khiển 9 pin. Dựng A ROLL B: Hệ thống dựng này ít nhất hai máy phát và 1 máy ghi, do có hai nguồn phát lần lượt nên tín hiệu hình và tín hiệu tiếng được đưa vào bộ chuyển mạch để chọn. Với hệ thống dựng này có thể thực hiện kỹ xảo tạo điểm dựng. Ngoài ra có thể dùng máy tính đánh chữ để có những tiêu đề tên chương trình, tên bài hát… Để đảm bảo chuyển đúng thời điểm vào, ra của từng máy ghi bàn điều khiển dựng, ngoài nối với máy ghi hình ra thì còn phải nối với điều khiển chuyển mạch hình và chuyển mạch tiếng. Sau khi đặt chế độ dựng, đặt quy trình hoạt động cho hệ thống, tức là chọn máy nào phát trước, máy nào phát sau, đồng thời chọn kiểu kỹ xảo và được nhớ trên bàn dựng. Tìm hình và nhớ điểm vào, điểm ra trên từng máy phát, máy ghi, tiến hành dựng Auto edit VD: Chọn máy phát 1 phát trước rồi đến máy phát 2. Khi ấn auto edit thì tất cả các máy ghi đã tự động chạy ngược lại với tốc độ nhanh, tới điểm đã đặt của máy đó một khoảng thời gian tương ứng thời gian Preroll và tạm dừng tại đó. Sau đó máy phát 1 và máy ghi trở lại chế độ phát cho tới điểm vào thì máy ghi sẽ chuyển sang chế độ ghi. Quy trình thực hiện như hệ thống A ROLL. Khi máy phát 1 chạy đến điểm trước điểm ra một khoảng thời gian Preroll thì máy phát hai bắt đầu phát. Lúc này cả máy phát một và máy phát hai bắt đầu phát, và máy phát 1 và 2 đều chạy đồng thời, đúng điểm chọn và chọn chuyển mạch AV chuyển từ máy phát 1 sang máy 2 thì tín hiện trên máy phát 2 được đưa sang máy ghi để ghi vào băng. Khi đó máy phát 1 sẽ chạy thêm một thời gian tương ứng thời gian dịch chuyển kỹ xảo rồi dừng lại. Máy phát 2 tiếp tục phát, kiểu kỹ xảo đã phát cũng được thực hiện tại thời điểm chuyển từ máy phát 1 sang máy phát 2. Quy trình cứ thực hiện nối tiếp nhau lại chọn tiếp máy phát 1 đến máy phát 2… Sơ đồ hệ thống dựng A ROLL B gồm hai máy phát, một máy ghi cùng bàn dựng như hình vẽ. M1 M1 M1 VTR1 VTR2 VTR1 RM V1 A1 V2 A2 V A Chuyển Mạch hình Chuyển mạch hình V1 A1 V2 A2 V A 1 3 2 2 1 2 1 1 2 3 5 4 5 Hình II.1- 5. Sơ đồ hệ thống dựng Trên monitor kiểm tra của máy 2 khi xem ta thấy hình ảnh và âm thanh nối tiếp nhau, tín hiệu từ máy phát 1 chuyển sang máy phát 2.. .và các kiểu kỹ xảo đã đặt cũng được thực hiện. +Tính năng bàn dựng PVE-500 Ở các Đài truyền hình dùng nhiều bàn dựng tuỳ theo yêu cầu của đề tài, xét tính năng của bàn dựng PVE500 vì bàn dựng này hiện nay đang được dùng phổ biến ở nhiều đài truyền hình. Loại bàn dựng này được tập chung nhiều tính năng của các loại bàn dựng khác. Bàn dựng PVE500 nguồn điện 220v¸240v, công suất tiêu thu thấp 11w, độ chính xác khi dựng TC là ±0 frames, còn khi dựng theo CTL độ chính xác là ±1frames. Bàn dựng này còn điều khiển được ba máy ghi hình gồm 2 máy phát và một máy ghi. Nó điều khiển được các thiết bị ngoài đi với nó mà các nhà sản xuất đã thiết kế như kỹ xảo hình DFS500, bàn trộn tiếng MXP290.. với các tính năng như vậy nên khi đi với các thiết bị như trên có thể dựng được nhiều thể loại chương trình theo yêu cầu. Bàn dựng PVE500 được nối với các thiết bị như ở trên bằng dây điều khiển 9 pin. Từ bàn này có thể điều khiển chọn điểm IN/OUT, điều khiển DFS để chọn nội dung kỹ xảo, điều khiển bàn DFS để chuyển đúng thời điểm như ý. Còn chọn máy phát 1 hay máy phát 2 thì ấn phím P1 hay P2 và mỗi máy phát có một mặt chỉ thị riêng. Ngoài ra PVE500 còn điều khiển được 3 nguồn phụ, ký hiệu là AUX1 hay AUX2 nghĩa là ấn AUX1 hay AUX2 thiết bị A/V ngoài sẽ chuyển đến đường 3 hoặc đường 4 (đường 1 và 2 cho P1 và P2). Cũng như máy phát bàn dựng điều khiển máy ghi khi chọn điểm vào và điểm ra khi tiến hành dựng INSERT, trên mặt máy còn chỉ thị cho biết thời lượng chương trình đã được ghi vào băng ở máy ghi. Bàn dựng thực hiện các thao tác dựng gồm điều khiển các chuyển mạch A/V để hai thiết bị này chuyển mạch đúng thời điểm. Các nguồn phụ PVE500 còn có điều khiển dựng A ROLL và A ROLL B. Nếu chỉ dựng A ROLL thì chỉ chọn một trong hai nguồn phát và máy ghi. Còn muốn dựng A ROLL B thì ấn nguồn chọn FROM - TO, tức là chọn thứ tự nguồn phát và bàn dựng này cũng dùng để đặt nội dung kỹ xảo, thời gian dịch chuyển kỹ xảo. Với bàn dựng PVE còn có thể điều khiển kiểu dựng LIST, là kiểu dựng tự động nhiều phép dựng liên tiếp nhau. Các phép chọn này được chọn và nhớ điểm dựng vào ra, PVE 500 có thể dựng được 99 phép dựng liền nhau, mỗi phép dựng gọi là một trang, yêu cầu mỗi trang phải chọn cảnh và nhớ tiếp các trang sau… bàn dựng PVE 500 còn có tính năng thay đổi được thời gian PREROLL 3/5/7s chọn dựng chuẩn CTL hoặc TC. Bàn dựng có đầu ra GPI để nối với những bàn VIDEO MIXER yêu cầu loại xung kích này. Ngoài ra bàn PVE 500 được thiết kế có đầu vào chuẩn REF SYNC IN để đồng bộ với các thiết bị ngoài. I.1.3. Video Mixer. + Giới thiệu chung. Thiết bị ngoài đi với hệ thống dựng là bộ chuyển mạch tạo kỹ xảo và tạo ra các tín hiệu chuẩn. Nó có nhiều tính năng cần thiết cho một hệ thống dựng các chương trình mang tính nghệ thuật như chương trình ca nhạc được quay rất nhiều góc độ, quang cảnh khác nhau và được ghi trên nhiều băng. Với hệ thống dựng nhiều máy phát thì yêu cầu phải có bộ chuyển mạch để lựa chọn giữa các nguồn phát. Bên cạnh đó khi chuyển giữa các máy có thể thực hiện kỹ xảo như lật trang, chồng mờ… Kỹ xảo có tác dụng làm cho hình ảnh sinh động, gây sự chú ý cho người xem tại những thời điểm chuyển cảnh. Ví dụ ở các chương trình quảng cáo, tiêu đề một chương trình, một bài hát… + Tính năng của Video Mixer. Như các loại thiết bị khác bàn kỹ xảo cũng có nhiều loại, có loại Video Mixer chỉ dùng ở các Studio, có loại dùng ở hệ thống dựng để thực hiện các chương trình có tính nghệ thuật. Các loại bàn kỹ xảo DFS 300, DME450, DFS500 đều có tính năng chung và có nhiều kiểu kỹ xảo phong phú, đa dạng. Qua nhiều thế hệ hiện nay đang phổ biến dùng loại DFS 500 trong hệ thống dựng. Vì vậy ở đây sẽ xét đến tính năng của DFS500. DFS 500 có các loại đầu vào Composite, component và S.Video. Việc dùng một trong ba đầu vào này phụ thuộc vào đầu ra của thiết bị. Ngoài ra DFS đấu nối với bàn dựng bằng dây điều khiển 9 pin, các loại đầu vào trên có chuyển mạch chọn đặt máy. Bàn kỹ xảo này có 365 nội dung kỹ xảo và có 40 kiểu người dựng tự tạo trên cơ sở thiết kế có sẵn của máy. Có thể chọn nhanh một số loại kỹ xảo vì bàn này có chức năng SNAP SHOT cho phép nhớ 1 số chức năng gọi lại nhanh nhớ được vào 99 số. Chức năng SNAP SHOT có từ 0¸99 kiểu đã đặt sẵn ở máy, người sử dụng có thể dùng nhớ từ 0¸99. Ví dụ khi muốn nhớ gam hồng ta ấn phím UP/DOWN đồng thời với phím INT.V có màu hồng rồi ta điều chỉnh độ đậm nhạt, khi đã lấy đúng màu ta cần thì ta có thể nhớ một số nào đó. Chức năng SNAP SHOT sẽ nhớ lại, khi cần ta chỉ cần gọi số mà ta đã nhớ, màu hồng đó sẽ được gọi nhanh đúng màu đã chọn từ trước. Khi nhớ gam màu đó chức năng SNAP SHOT có thể xoá bớt 1 trong 99 kiểu kỹ xảo đã được đặt sẵn, nhưng khi không cần giữ màu hồng đó nữa thì ta có thể thao tác để trở về nội dung đặt sẵn của máy. Các loại kỹ xảo tự tạo các kiểu dịch chuyển tuyến tính, tuyến tính động, không tuyến tính và không tuyến tính động. Bàn dựng DFS 500 còn tạo tín hiệu tại bàn, có 15 nội dung tín hiệu thay đổi được màu ở mỗi nội dung, nếu màu có thể thay đổi được độ sáng tối, đậm nhạt. Muốn có 15 nội dung thì ấn UP/DOWN cùng bàn phím INT VIDEO để lần lượt có nội dung mình cần. Ngoài 15 nội dung trên tín hiệu ra tại bàn có sọc màu COLOUR BARS và GRID. Bàn DFS còn có thể thay đổi được thời gian dịch chuyển kỹ xảo nhanh nhất 0s và chậm nhất 40s, thông thường ta để thời gian đó từ 1¸2s và nó còn thực hiện chức năng TITLE KEY nghĩa là KEY chữ trên một hình ảnh với điều kiện chữ và nền đánh chữ phải ngược mức sáng với nhau. Trong hệ thống dựng bàn kỹ xảo còn đưa ra đồng bộ chuẩn (BB-Black Burst), loại này có 4 đầu BB ra để đưa tới các máy ghi hình, bàn dựng, máy tính để tất cả các máy trong hệ thống hoạt động đồng bộ với nhau. Trong hệ thống này thì cả máy phải làm việc theo nhịp chuẩn của bàn kỹ xảo hình. + Phương thức ghi tín hiệu Video. Ở hệ VHS trước khi ghi vào băng từ, tín hiệu video đầy đủ (Composite) được tách thành tín hiệu chói Y và tín hiệu màu C sau đó được sử lý riêng. Quá trình bao gồm. - Tách tín hiệu chói Y ra để điều tần (FM). - Tách tín hiệu màu C ra và thực hiện phách tín hiệu màu từ vùng tần số cao xuống vùng tần số thấp. Việc tách tín hiệu chói Y để thực hiện điều tần FM nhằm mục đích ghi được toàn bộ dải tần của tín hiệu Video (có dải tần từ 50Hz ¸6MHz) tránh được điều biên ký sinh. Đối với tín hiệu màu C được tách xuống tần số thấp để đảm bảo độ ổn định tần số mang màu trong quá trình ghi phát, giảm được sự không ổn định của tần số mang màu. Lọc Y Lọc C Điều tần Đổi tần Bộ trộn KĐ ghi KĐ ghi Tín hiệu Video C 4,43MHz C 7,62KHz Đầu từ ghi B Đầu từ ghi A Y YFM Hình II.1-6: Quá trình xử lý tín hiệu Video Quá trình xử lý tín hiệu video được miêu tả như hình sau. Tín hiệu Video đầy đủ được cho qua bộ lọc Y và C - Bộ lọc Y: Cho thành phần Y qua và ngăn thành phần C. - Bộ lọc C: Cho thành phần C qua và ngăn thành phần Y. Sau khi qua bộ lọc thành phần Y được đưa tới bộ điều chế tần số còn thành phần C được đưa tới bộ dải tần. - Bộ điều chế tần số sẽ thực hiện điều chế thành phần chói Y sau bộ điều chế tần số có thành phần YFM. - Bộ đổi tần thực hiện dịch tần thành phần C (từ 4,43MHz xuống 627 KHz với hệ PAL) đầu ra bộ đổi tần là thành phần C627KHz. Sau đó hai thành phần YFM và C627KHz được đưa tới bộ trộn. Đầu từ xoay cả băng từ chuyển động, mỗi đầu từ ghi lên băng từ một vệt từ, từ mép này đến mép kia của băng tương ứng với một bán ảnh. Một ảnh đầy đủ phải là tín hiệu của hai đầu từ tương ứng với hai vệt từ. Với hệ VHS là hệ máy dân dụng nên yêu cầu chất lượng không cao nhưng phải có giá thành thấp và độ linh hoạt cao. Do vậy máy đã được thiết kế có tốc độ băng/ đầu từ thấp, các vệt từ rất sát nhau để tiết kiệm được băng từ. Nhưng cũng từ đó gây nên sự can nhiễu qua lại giữa hai vệt từ nằm sát nhau. Để chống lại hiện tượng này các máy thuộc hệ VHS nên sử dụng một kỹ thuật chung đó là: - Đầu từ Video được đặt lệch góc theo hai phía khác nhau. Giá trị góc lệch khoảng ±60 và được gọi là góc lệch Azimuth. Với cách đặt đầu từ này sẽ giảm được can nhiễu qua lại trong khoảng thành phần tần số cao (thành phần chói Y). Cấu tạo đầu từ Video thông thường và đầu từ video đã lệch góc được mô tả như hình. 1mm (khe từ) Đầu từ Video đã làm lệch 1 góc 60 60 0.3 mm Đầu từ video bình thường Hình II.1-7. Cấu tạo đầu từ video Với thành phần tần số thấp (thành phần C) cùng với việc đưa C về C627KHz còn thực hiện xoay pha từng dòng khi ghi và cho qua trẽ khi phát. + Quá trình tái tạo lại tín hiệu Video. - Quá trình tái tạo lại hình ảnh được mô tả như hình dưới. Tín hiệu ghi trên băng từ được đọc lại bằng hai đầu từ A và B sau đó được đưa tới bộ khuyếch đại đọc. - Bộ khuyếch đại đọc, khuyếch đại tín hiệu đọc lên đủ lớn rồi đưa đến bộ chuyển mạch (CMĐT). - Bộ CMĐT có nhiệm vụ chuyển lần lượt tín hiệu đọc từ băng của hai đầu từ đọc A và B. - Bộ khuyếch đại tín hiệu điều tần (FM) khuyếch đại tín hiệu điều tần YFM đủ lớn để đưa tới bộ giải điều chế. - Bộ khuyếch đại chọn lọc C627KHz có nhiệm vụ khuyếch đại C627KHz lên đủ lớn để đưa tới bộ đổi tần. - Bộ đổi tần đưa đến bộ biến đổi số C627KHz thành tần số C4,43MHz. - Bộ cộng có nhiệm vụ cộng tín hiệu chói Y và tín hiệu C4,43MHz thành tín hiệu Video đầy đủ. KĐ đọc KĐ đọc > > Giải điều tần Đổi tần + Xung CMĐT Đâù từ đọc A Đâù từ đọc B CMĐT C 627KHz C 4,43MHz T/h Video YFM Y Hình II.1-8. Quá trình phát lại tín hiệu Video - Bộ giải điều chế tín hiệu YFM để lấy ra tín hiệu chói Y. Hệ S.VHS được cải tiến phần đường hình so với hệ VHS để nâng cao chất lượng. Tần số sóng mang được dịch lên tần số cao: 7MHz với tín hiệu đỉnh trắng và 5,4 MHz với tín hiệu đỉnh xung. Như vậy độ di tần tăng từ 1,0 lên 1,6 MHz làm cho độ phân giải tăng từ 240 dòng lên 400 dòng. Độ di tần mở rộng còn có tác dụng làm nhiễu hình ảnh, giảm độ chồng phổ của tín hiệu Y/C vào từ đó hạn chế được sự can nhiễu lẫn nhau giữa Y và C. Ở hệ máy S.VHS BR-822E dùng bộ tách Y/C số rồi xử lý độc lập từng thành phần như vậy cải tiến được màu sắc hình ảnh, tránh được ảnh hưởng của thành phần Y và C, hạn chế được sự không ổn định của màu sắc. Bên cạnh đó băng S-VHS cũng được chế tạo với công nghệ cải tiến cho nên chất lượng băng theo cải tiến của mạch. Ngoài ra ở một số loại VTR, S=VHS như JVC, BR 622/822E… bộ khuyếch đại ghi được đặt ngay trên trống đầu từ. Như vậy sẽ làm tăng tỷ số S/N vì tín hiệu ra khỏi đầu từ thường rất nhỏ dễ bị ảnh hưởng nhiễu đường truyền. I.1.4. Audio Mixer. + Giới thiệu chung. Audio Mixer là bàn chuyển mạch tiếng, có thể cải thiện chất lượng tiếng bằng cách sửa lại đáp tuyến, thay đổi mức tiếng vào, ra, nâng cắt tần số. Bàn kỹ xảo tiếng có thể đưa ra hai kênh độc lập hoặc trộn… tuỳ theo yêu cầu sử dụng. Như các loại thiết bị khác bàn trộn tiếng Audio Mixer cũng có nhiều loại nhưng hiện nay được dùng phổ biến nhất là bàn dựng Audio Mixer MXP-290. Loại này thường được dùng trong phòng lồng tiếng, các phòng thu thanh và sử dụng ở một số phòng dựng. Nên ở đây ta chỉ xét đến tính năng của Audio Mixer- 290. + Ghi tín hiệu Audio. Hệ S-VHS ngoài đường tiếng thông thường (Normal) còn có tiếng điều chế tần số được ghi bằng hai đầu từ xoay đặt trên trống từ gọi là tiếng Hifi (High Fidelity). - Tiếng Normal. Tiếng Normal là tiếng được ghi dọc theo chiều dài băng từ bằng đầu từ tĩnh. Thực tế đặc tuyến băng/đầu từ không tuyến tính ở dải tần thấp. Nên nếu ghi trực tiếp thì tín hiệu ra ở khu vực tần số thấp sẽ bị méo. Để đảm bảo độ trung thực của tín hiệu, với tiếng Normal trước khi ghi được cộng thêm với thiên từ (BIAS) để chuyển điểm làm việc tới đoạn tuyến tính của đặc tuyến và như vậy tín hiệu ghi sẽ không bị méo. Thông thường biên độ của thiên từ (BIAS) lớn gấp 2 đến 4 lần biên độ tín hiệu âm tần và tần số của thiên từ cũng lớn gấp 4 đến 5 lần tần số âm tần cực đại. (dải tần số BIAS khoảng 50 ¸100KHz). - Tiếng Hifi. Ở hệ S-VHS ngoài hai đường tiếng thông thường còn có hai kênh tiếng điều chế tần số được ghi bằng 2 đầu từ xoay đặt trên trống từ. Đầu từ tiếng có khe làm việc rộng hơn đầu từ video nên cho phép từ hoá sâu hơn trong lớp từ của băng. Tín hiệu Hifi được ghi ở lớp dưới còn tín hiệu video được ghi ở lớp trên băng. Cùng một chương trình thì tiếng Hifi sẽ có chất lượng cao hơn tiếng của Normal. Vì khi ghi bằng phương thức đầu từ xoay dải tần số âm thanh rộng và độ trung thực cao hơn. Bên cạnh đó tiếng Hifi không bị ảnh hưởng bởi điều biên ký sinh và nếu mép băng bị nhăn thì cũng ảnh hưởng đến chất lượng tiếng. +Tính năng của Audio Mixer- 290. Cũng giống như bàn kỹ xảo Audio Mixer cũng làm nhiệm vụ chọn nguồn tiếng và các kênh trên các máy phát. Mỗi máy phát có hai kênh tiếng song song cùng đưa tới đầu vào của bàn trộn tiếng. Trên mỗi kênh vào có thể điều chỉnh được mức vào và sửa đáp tuyến tần số của kênh đó. Các kênh đầu vào có thể trộn lại và đưa ra trên hai kênh hoặc 1 kênh ở đầu ra. Cũng có thể từ một kênh tiếng đầu vào qua bàn trộn sẽ đưa 2 kênh tiếng độc lập. Trên hai kênh tiếng có thể điều chỉch được mức ra theo yêu cầu trên từng kênh một. Mức ra yêu cầu phải đủ mức để ghi lên băng của máy ghi. MXP 290 có 8 đầu vào, mỗi loại đều chấp nhận các loại đầu vào đối xứng, không đối xứng hoặc MIC. Các đầu vào có nhiệm vụ nhận tiếng trên 2 kênh của các máy phát đưa tới, sửa đáp tuyến tần số, thay đổi mức vào, điều chỉnh mức tiếng ra và đưa tới máy ghi. Thường dùng các đầu ra là MASTER tương ứng với 2 kênh. Ngoài ra còn có đầu phụ AUX1 OUT1 và AUX2 OUT2. Audio Mixer MXP-290 có dải nâng các tần số là 10KHz cho tần cao, tần trung 2,8KHz và tần thấp 100Hz. Đáp tuyến tần số 20Hz ¸20KHz +1,5dB. Bàn trộn tiếng MXP-290 còn có bộ tạo tần số 1KHz chuẩn dùng để thử máy. Bàn này có méo hài nhỏ hơn 0,3% (1KHz+4dB), điện áp vào 220 ¸240v, công suất tiêu thụ là 24w. Ở mặt bàn có đồng hồ chỉ thị dưới dạng các vạch, gồm 15 vạch gọi là LED. Khi điều chỉnh mức ra các vạch đó sẽ sáng tuỳ ý