Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong thời đại bùng nổ thông tin hiện nay, vô tuyến truyền hình, truyền
hình cáp. truyền hình vệ tinh là bộ phận đóng vai trò quan trọng trong đời
sống mọi cá nhân trên thế giới. Truyền hình nói chung đã và đang đáp ứng
được rất nhiều nhu cầu thiết yếu của con người như: Giải trí, giáo dục, văn
hóa, chính trị, nghệ thuật… cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật,
truyền hình đã liên tục được cải tiến, từ những hệ thống truyền hình sơ khai,
truyền hình đen trắng, truyền hình màu và cùng với sự phát triển kĩ thuật số
truyền hình số ra đời. Tuy truyền hình đã và đang trải qua nhiều giai đoạn phát
triển nhưng kết cấu tín hiệu vẫn tồn tại nhiều nét chung. Nhất là trong các yêu
cầu về truyền dẫn, thu, phát tín hiệu truyền hình đen trắng, truyền hình màu…
Là một sinh viên nghành kỹ thuật, muốn nâng cao hiểu biết về kỹ thuật
điện tử nói chung và kỹ thuật truyền hình nói riêng, tôi đã chọn đề tài
“Nguyên lý truyền hình tương tự”.
2. Mục đích nghiên cứu
-Tìm hiểu về truyền hình đen trắng, truyền hình màu.
-Tìm hiểu về một số hệ màu cơ bản.
3. Nhiệm vụ của đề tài
-Nghiên cứu lý thuyết tổng quan về truyền hình đen trắng, truyền hình
màu.
-Nghiên cứu một số hệ màu cơ bản.
4. Đối tượng nghiên cứu
-Truyền hình tương tự.
5.Phương pháp nghiên cứu
-Cơ sở lý thuyết.

§Æng Hång Loan

5

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

6.Cấu trúc luận văn
Chương I: Truyền hình đen trắng
Chương này chúng tôi đã tìn hiểu về tổng quan về truyền hình tương
tự, nguyên lý truyền, quét hình ảnh, truyền dẫn tín hiệu truyền hình, máy thu
hình đen trắng.
Chương II. Nguyên lý truyền hình màu
Chương này chúng tôi đã tìm hiểu về ánh sáng, màu sắc, nguyên lý
truyền hình màu, các hệ màu cơ bản.

§Æng Hång Loan

6

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý


CHƯƠNG I
TRUYỀN HÌNH ĐEN TRẮNG

1.1. Giới thiệu tổng quan về truyền hình tương tự
Vào thập kỷ 30 người ta bắt đầu nghiên cứu truyền hình và đến năm
1954 về cơ bản đã hoàn thiện kỹ thuật này với sự ra đời của máy thu dùng đèn
VIDECON. Do có nhiều lý do khác nhau trên thế giới tồn tại nhiều hệ thống
tiêu chuẩn truyền hình khác nhau: FCC, CCIR, OIRT… song nguyên tắc cơ
bản là giống nhau. Các hệ truyền hình đều chứa đựng các nội dung tin tức
sau: tín hiệu hình, xung đồng bộ, tần số sóng mang, trung tần hình, trung tần
tiếng, khoảng các sóng mang hình và tiếng…
Dải tần số hình ảnh phụ thuộc vào sự lựa chọn của từng hệ tiêu chuẩn:
FCC:

0 ÷ 4,5 MHz

CCIR:

0 ÷ 5,5 MHz

OIRT:

0 ÷ 6,5 MHz

1.2. Nguyên lý truyền hình ảnh
Một trong những nguyên lí đầu tiên của truyền hình là dùng tế bào
quang điện để biến đổi tín hiệu quang năng (hính ảnh) thành tín hiệu điện
(dòng điện) tương ứng.


Hình 1.1. Nguyên lý truyền hình ảnh

Ánh sáng từ vật (1) qua hệ thống quang học (2) đi vào tế bào quang
điện (3) và tạo ra dòng điện tương ứng. Dòng điện này được khuếch đại qua

§Æng Hång Loan

7

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

hệ thống (4) để có thể làm phát sáng hệ phát quang (5). Ảnh cuối cùng được
tái tạo trên màn (6).
Thực chất với hệ thống đơn giản như trên, ảnh cuối cùng thu được chỉ
là ánh sáng trung bình của vật mà thôi, chứ chưa cho phép nhận dạng được
vật. Nguyên lí này cho ta biết được cách thức biến đổi tín hiệu và truyền tín
hiệu ánh sáng trong hệ thống điện tử.
1.3. Nguyên lý quét
Để có cảm giác nhìn được hình ảnh của vật ở phía thu, người ta chia vật
thành nhiều điểm. Mỗi điểm được 1 hệ thống (như ở hình 1.1) thể hiện. Như
vậy tập hợp các điểm đó cho ta cảm giác ảnh của vật. Nếu số lượng điểm chia
nhiều lên thì sự thể hiện của bức ảnh càng chính xác, tuy nhiên chế tạo một
thiết bị gồm nhiều hệ thống như vậy là điều không tưởng. Áp dụng tính chất
lưu ảnh của mắt và nguyên lý quét, thì thiết bị đơn giản đi nhiều và khả thi.
Giả sử vật được giới hạn trong khung hình chữ nhât a x b = 4/3. Ta chia

khung hình thành 625 dòng (theo OIRT) như vậy số lượng điểm ảnh trong
một dòng là:
625 x (4/3) = 833 điểm
Số lượng điểm trong một khung hình (còn gọi là mặt hay mành):
625 x 833 = 520 625 điểm
Để có được hình ảnh động ta cần thực hiện được 25 khung hình trong 1
giây hay nói khác đi ta cần truyền đi:
520 625 x 25 ≈ 13.106 điểm/s
Tương ứng với tần số hình 13MHz.
Để thực hiện người ta dùng phương pháp quét (hình1.2a) trong một
khung hình phải quét 625 dòng (OIRT) như vậy trong 1 giây phải quét được:
625 x 25 = 15 625 dòng

§Æng Hång Loan

8

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

Hình 1.2. Quét hình và tín hiệu điều khiển quét

Việc quét các điểm ảnh này được thực hiện nhờ tia điện tử theo trình tự
từ trái sang phải, từ trên xuống dưới giống hệt như khi ta đọc 1 trang sách.
Sau khi quét dòng 625, chu trình trở lại điểm suất phát ban đầu toàn bộ chu
trình quét gọi là một mành.

Như vậy dòng điện đó phải có tần số 15 625Hz. Gọi là tần số quét dòng
(hay còn gọi là quét ngang). Kí hiệu fH= 15 625 Hz.
Để lật các khung hình này sang khung hình khác tức là để có 25 khung
hình trong 1 giây người ta dùng dòng điện răng cưa có tần số 25Hz. Tần số
này được gọi là tần số quét mành (quét dọc,quét mặt). Kí hiệu fv=25Hz.
Quét từ trái qua phải được gọi là quét thuận, tương ứng thời gian tt
(hình 2.2b). Quét từ phải qua trái gọi là quét ngược, tương ứng thời gian tn– tt.
Tuy nhiên với mức cường độ sáng như trong truyền hình, thì với 25
khung hình/1s, ta vẫn có cảm giác nhấp nháy. Để khắc phục hiện tượng này,
cần phải tăng số khung hình quét trong 1 giây. Cần phải chọn tần số này bằng
1 bội số chẵn của tần số quét mặt, để tránh hiện tượng nhiễu điện lưới lên
hình ảnh. Do vậy, với các nước dùng lưới điện 50Hz, thường người ta chọn
tiêu chuẩn OIRT để có 25Hz x 2 =50Hz là tần số quét mặt. Còn những nước
dùng lưới điện 60Hz, thì chọn tiêu chuẩn FCC để có tần số quét mặt là 30Hz
x 2 =60Hz .

§Æng Hång Loan

9

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

Nếu tần số quét mặt tăng lên như thế, thì tần số quét dòng cũng sẽ tăng
gấp đôi, điều đó khó về mặt kỹ thuật và không kinh tế, do vậy người ta dùng
phương pháp quét xen kẽ. Tức là quét mặt chẵn và mặt lẻ, hai mặt này đan

xen nhau (hình1.3) trên mỗi mặt có số dòng giảm đi 1/2, tức là 312,5 dòng.
Với tính chất lưu ảnh của mắt, ta vẫn có cảm giác số dòng quét như gấp 2, tức
là như 625 dòng. Tần số dòng sẽ được giữ nguyên.

Hình 1.3. Nguyên lý quét xen kẽ

Như vậy
Theo OIRT:

fv =

50Hz

fH =

15 625 Hz

Tần số tín hiệu hình: 13MHz/2 = 6,5MHz.
Để hình ảnh ở phía thu không bị biến dạng ở phía phát, cần đồng bộ
việc quét ở phía thu và phát. Đài phát sẽ phát các xung đồng bộ dòng và mặt
để điều khiển việc quét của máy thu.
Đến đây ta có thể hình thành mô hình khối về nguyên tắc truyền hình
(hình 1.4).

Hình 1.4. Nguyên tắc truyền hình

§Æng Hång Loan

10


K32D – SP Kü thuËt


Nguyên lý truyền hình tương tự

Khoa Vật lý

1.4. Tớn hiu truyn hỡnh en trng
Tớn hiu hỡnh l tớn hiu phn ỏnh s bin thiờn ca ỏnh sỏng t mc
ti nht n mc sỏng nht m mt ngi cm nhn c. i vi hỡnh
nh en trng tỡn hiu hỡnh gi l tớn hiu th tn. tỏi to hỡnh nh, ngi ta
dựng thit b thụng dng l ốn hỡnh VIDECOM trong camera in t.
Gi s cn truyn nh cú 7 sc vi 7 mc chúi khỏc nhau t trng
nht n en nht ri li n trng nht (hỡnh1.5). Tia in t s quột ln lt t trỏi sang phi theo ng ab, phn t quang in s bin i thnh 7
mc in ỏp tng ng. Tớn hiu t O ữ T l tớn hiu th tn ca dũng quột
ab v l thi gian quột thun. Sau khi quột ht dũng ab, tia in t chuyn
xung u dũng di. Thi gian chuyn dũng gi l thi gian quột ngc.

Hỡnh 1.5. To tớn hiu th tn

Trong thc t, chúi ca cỏc im nh thay i ngu nhiờn cho nờn
tớn hiu th tn cng thay i ngu nhiờn. phớa thu cú th khụi phc li nh
ging nh phớa phỏt thỡ trt t cỏc im nh phớa phỏt v phớa thu phi hon
ton ging nhau, mun vy phi phỏt i xung ng b dũng (tn s 50Hz).
Trong quỏ trỡnh quột ngc, tia in t khụng lm hin sỏng lờn mn hỡnh
ngi ta a vo xung õm gi l xung xoỏ mnh.

Đặng Hồng Loan

11


K32D SP Kỹ thuật


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

Tín hiệu truyền hình đầy đủ được mô tả trong hình 1.6.

Hình 1.6. Tín hiệu truyền hình

Trong đó :
t1 –t2 - thời gian quét thuận của một dòng : 52μs ;
t2 -t3

- thời gian quét ngược

t5 -t6

- xung đồng bộ mành ;

t4 -t7

- xung xoá mành.

: 12μs ;

Chu kì của dòng quét là T = 52 + 12 = 64 μs.
Thời gian của xung xoá mành là 25T.

Thời gian của xung đồng bộ mành là 2,5T. Mức xung xoá phải nằm
trên mức đen để đảm bảo khi quét ngược tia điện tử bị tắt.
Nếu tín hiệu truyền hình có mức trắng nhỏ nhất thì gọi là tìn hiệu
có cực tín âm, ngược lại nếu mức trắng lớn nhất gọi là tín hiệu có cực tính
dương.
1.5. Truyền dẫn tín hiệu truyền hình
Tín hiệu truyền hình đầy đủ bao gồm tín hiệu hình ảnh (tín hiệu độ
chói, tìn hiệu đồng bộ dòng, đồng bộ mành) và tín hiệu âm thanh.
Như vậy dải tần của tín hiệu truyền hình sẽ có một độ rộng nhất định để
chuyển tải các tín hiệu đó. Tuỳ theo hệ tiêu chuẩn sẽ có các dải tần số sóng
mang khác nhau.

§Æng Hång Loan

12

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

Tiêu chuẩn

OIRT

CCIR

FCC


Khoảng cách hình - tiếng

6,5MHz

5,5MHz

4,5MHz

Độ rộng phổ tín hiệu

8MHz

7MHz

6MHz

Việc bố trí tín hiệu được mô tả trên phố tín hiệu cao tần lân cận tần số
sóng mang (hình 1.7) lấy theo tiêu chuẩn OIRT. Toạ độ 0 ứng với tần số sóng
mang hình.

Hình 1.7. Phổ tín hiệu truyền hình

Với sóng mang hình, ta chỉ cần truyền đi một biên tần trên (bên phải
trục tung) còn biên tần dưới được nén lại gọi là biên tần “cụt”. Người ta
không nén tới 0, vì có thể làm biên tần dưới bị hao hụt. Theo tiêu chuẩn người
ta nén đến -1,25MHz. Dải tần của âm thanh hẹp (0,5MHz), nên người ta
truyền đi cả hai biên tần.
Từ đó ta có sơ đồ khối của một máy phát hình đen trắng.


§Æng Hång Loan

13

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

Hình 1.8. Sơ đồ khối máy phát hình đen trắng

Tín hiệu hình lấy từ camera, được khuếch đại đến giá trị đủ lớn rồi đưa
vào điều chế biên độ; tần số sóng mang do mạch dao động thạch anh có
độ ổn định cao tạo ra, được nhân tần và khuếch đại cao tần trước khi đưa vào
điều biên. Tín hiệu điều biên được đưa vào tần khuếch đại công suất tín hiệu
âm thanh được điều tần ở tần số sóng mang lớn hơn tần số sóng mang hình
6,5 MHz; cả hai tín hiệu hình và tiếng đã điều chế được đưa ra anten và phát
trên một trong các kênh truyền hình theo phương thức hợp sóng mang.
Hiện nay được sử dụng rộng rãi hơn cả là máy phát hình điều chế trung
tần (IF).
Máy phát được điều chế với công suất thấp tần số trung tần khoảng vài
chục MHz, sau đó mới trộn và nhân tần để nhận được tần số mong muốn.
Tín hiệu hình được xử lí bởi trước khi đưa vào điều biên (khối 2).
Khối 8 là dao động tần số khoảng vài chục MHz là tần số sóng mang
của khối điều tần tín hiệu hình 2, đồng thời đưa vào khối 10 để đảm bảo
khoảng cách giữa tần số sóng mang hình và tiếng là không đổi. Khối 3 lọc lấy
biên tần trên; khối 5 tạo dao động để đưa vào khối 4 và 11 hai khối trộn tần
nhằm tạo ra sóng mang hình và sóng mang tiếng tương ứng; khối 6 là khuếch

đại công suất hình. Tín hiệu âm thanh được xử lí bởi khối 9, rồi đưa vào điều
tần ở khối 10 và đổi tần tại khối 11. Tín hiệu tiếng đã điều tần được đưa qua

§Æng Hång Loan

14

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

khối khuếch đại công suất tiếng 12 rồi được cộng công suất qua bộ hợp sóng
mang 7, cuối cùng đưa ra anten.
1.6. Máy thu hình
Kết cấu của máy thu hình phức tạp hơn máy thu thanh nhiều, ngoài chức
năng thu, biến đổi sóng mang cao tần , tách sóng và khuếch đại tín hiệu hình, âm
thanh, máy thu hình còn thực hiện chức năng quét hình đồng bộ với đài phát để
có hình ảnh trung thực. Sau đây giới thiệu sơ đồ khối của máy thu hình đen trắng
.Nguyên lý cơ cản của nó còn ứng dụng cho cả máy thu hình màu.

Hình 1.9. Sơ đồ khối của máy thu hình đen trắng

1,2 - là hộp kênh.
1 - Là khối khuếch đại cao tần với nhiệm vụ chính là khuếch đại chọn lọc
tín hiệu các kênh truyền hình được thu, loại bỏ tín hiệu không cần thu
và nhiễu.
2 - Khối đổi tần nhằm tạo ra tín hiệu có tần số trung gian không đổi gọi là

trung tần. Để làm nhiệm vụ này bộ đổi tần thực hiện trộn hai tần số; một tần
số do bộ dao động ngoại sai tạo ra và tần số tín hiệu của kênh đang thu, trung
tần được chọn bởi hiệu giữa tần số ngoại sai và tần số tín hiệu, tần số này thấp

§Æng Hång Loan

15

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

hơn tần số tín hiệu. Để tần số này không đổi cho tất cả các kênh thì tần số tín
hiệu và tần số ngoại sai phải thay đổi đồng bộ.
Trung tần hình và tiếng có giá trị khác nhau tuỳ thuộc vào hệ truyền hình.
Ví dụ hệ OIRT có trung tần hình là 38 MHz và trung tần tiếng là 31,5 MHz.
3 - Khối khuếch đại trung tần chung: có nhiệm vụ khuếch đại điện áp
trung tần hình và tiếng đến một giá trị đủ lớn để đưa vào mạch tách sóng.
4 - khối tách sóng video, đây là mạch tách sóng biên độ hay mạch
giải điều biên, có nhiệm vụ khôi phục lại tín hiệu thị tần từ dao động cao tần
đã điều chế. Cũng tại khối này tách riêng tín hiệu âm thanh đã điều chế, tín
hiệu đồng bộ dòng, đồng bộ mành và tín hiệu thị tần.
5 - Khối khuếch đại thị tần, có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu video đến
giá trị đủ lớn hàng chục vôn để đưa vào điều khiển catốt đèn hình.
6 - Mạch tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại AGC, lấy tín hiệu sau tách
sóng nắn thành một chiều và đưa về khống chế hệ số khuếch đại của khối
khuếch đại trung tần và cao tần, sao cho khi tín hiệu vào lớn quá thì hệ số

khuếch đại giảm đi và ngược lại, đảm bảo độ sáng trên màn hình ổn định.
7 - Khối khuếch đại cộng hưởng chọn lọc lấy trung tần tiếng.
8 - Mạch tách sóng tần số lấy ra tín hiệu âm tần.
9 - Mạch khuếch đại âm tần.
10 - Mạch khuếch đại công suất âm tần.
11 - Mạch tách xung đồng bộ dòng và xung đồng bộ mành, ở đây sử dụng
mạch khuếch đại chọn biên để tách sung đồng bộ ra khỏi tín hiệu video,
tranzito làm nhiệm vụ tách xung đồng bộ thường xuyên ở trạng thái khoá,
chỉ khi nào đỉnh xung đồng bộ đưa đến thì tranzito mới mở và xung đồng bộ
được tách ra.

§Æng Hång Loan

16

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

12 - Mạch khuếch đại và phân chia xung đồng bộ: sau khi xung đồng
bộ tách ra, được khuếch đại đến một giá trị đủ lớn rồi qua mạch tích phân để
lấy ra xung đồng bộ mành và qua mạch vi phân lấy ra xung đồng bộ dòng.
13 - Mạch tạo dao động quét mành, đây thực chất là mạch tạo điện áp
hình răng cưa tần số 50Hz, được điều khiển bởi xung đồng bộ mành. Thường
sử dụng mạch dao động Blocking hay mạch dao động đa hài.
14 - Tầng khuếch đại công suất mành có nhiệm vụ khuếch đại công suất
đủ lớn và phối hợp trở kháng để đưa vào cuộn lái tia theo chiều dọc.

15 - Mạch so pha để tự động đồng bộ dòng: mạch này thực hiện so pha
giữa xung đồng bộ dòng chuẩn do đài phát gửi đến và pha của điện áp răng
cưa lấy từ tầng công xuất quét dòng nếu hai tín hiệu không có sự lệch pha thì
điện áp sai lệch bằng không; nếu có sự lệch pha thì sẽ xuất hiện điện áp sai
lệch ở đầu ra, điện áp sai lệch này có thể là dương hoặc âm và được đưa về
khống chế tầng dao động dòng, tự động điều chỉnh lại nhịp dao đông cho đến
khi pha của chúng trùng nhau tức là đồng bộ thì thôi.
16 - Mạch tạo dao động quét dòng; mạch tạo ra xung quét hình răng cưa
tần số 15 625 Hz, công suất tương đối lớn nhằm cung cấp cho cuộn lãi tia
và nhiều bộ phận khác. Thường dùng hơn cả là mạch dao động cộng hưởng
LC, hay mạch RC.
17 - Mạch khuếch đại công suất dòng.
18 - Biến áp dòng: tạo ra điện áp đủ lớn để đưa vào cuộn lái tia; điện áp
rất cao để đưa vào mạch chỉnh lưu đại cao áp và tạo ra điện áp rồi chỉnh lưu để cung cấp cho các lưới đèn hình.
19 - Mạch chỉnh lưu đại cao áp: tuỳ thuộc vào kích thước đèn hình
mà điện áp chỉnh lưu yêu cầu cấp cho anốt đèn hình có thể thay đổi từ một
chục kV đến hai, ba chục kV.

§Æng Hång Loan

17

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

CHƯƠNG II

NGUYÊN LÝ TRUYỀN HÌNH MÀU

2.1. Ánh sáng – màu sắc
2.1.1. Ánh sáng
Dao động điện từ do các vật thể trong thiên nhiên bức xạ chiếm một dải
tần số rất rộng. Trong dải tần số đó có một khoảng hẹp, bước sóng từ 380 nm
đến 780nm, là những dao động điện từ mà mắt người có thể cảm nhận được
gọi là ánh sáng nhìn thấy. Dải phổ ánh sáng mà mắt người cảm nhận được gọi
là dải phổ trông thấy.
2.1.2. Màu sắc
Đặc tính của màu sắc được mắt người cảm nhận theo các thành phần
của ánh sáng.
Độ chói

Màu

Sắc điệu
Sắc
Độ bão hoà
màu

Hình 2.10. Thành phần của màu sắc

2.1.2.1. Độ chói
Độ chói hay cảm giác về ánh sáng nhiều hay ít là cảm nhận của mắt
người với cường độ của nguồn sáng, hay nói khác đi là cảm ứng của mắt
người với biên độ trung bình của toàn phổ.
2.1.2.2. Độ bão hoà

§Æng Hång Loan


18

K32D – SP Kü thuËt


Nguyên lý truyền hình tương tự

Khoa Vật lý

bóo ho ca mt mu l s tinh khit ca mu y vi mu trng, hay
núi khỏc i l mu y b pha loóng bi ỏnh sỏng trng nhiu hay ớt.
2.1.2.3. Sc iu
Sc iu l tớnh cht to nờn mu sc. Sc iu ca mt mu hon ton
ch l cm giỏc ch quan ca mt ngi. Trong o lng v tớnh toỏn, ta xỏc
nh sc iu bng bc súng ca ỏnh sỏng mu.
2.1.2.4. Cm nhn ca mt ngi i vi ỏnh sỏng mu sc
Mt ngi cú cm nhn ỏnh sỏng khụng ng u i vi cỏc bc
súng, Nu ly ngun sỏng trng cú cng chun v mt ngi ghi nhn
c 100% ( chúi), thỡ cng vi cng y, vi ỏnh sỏng (Red-R) mt
cú cm giỏc chúi l 30%, xanh lỏ cõy (Green-G) l 59% v ỏnh sỏng xanh
da tri (Blue-B) l 11%.

Hỡnh 2.11. Ph cm nhn ca mt ngi i vi mu sc

Mt ngi cm nhn chúi v mu sc khỏc nhau, bi trong mt cú 2
loi t bo hỡnh que v hỡnh nún, cm nhn vi hai thnh phn ca ỏnh sỏng.
So vi chúi, thỡ cm nhn v mu sc ca mt ngi kộm nhy hn nhiu,
bi s lng t bo cm nhn ỏnh sỏng trng ln hn nhiu s t bo cm
nhn mu sc. Do cú nhc im v cm nhn mu sc ca mt m trong

truyn hỡnh mu, ngi ta cú th thay i mt s thụng s k thut, nhm n
gin hoỏ cỏc thit b, m vn m bo s cm nhn hỡnh nh mu. Truyn

Đặng Hồng Loan

19

K32D SP Kỹ thuật


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

hình màu dùng 3 màu cơ bản là R, G, B; với 3 màu cơ bản này, có thể tái tạo
được nhiều nhất các màu trong tự nhiên.
Cơ sở để chon ba màu cơ bản này ngoài việc chúng nhạy cảm với
thị giác nhất còn dựa vào nguyên lí trộn màu:
- Nếu đem hai trong ba màu trộn với nhau sẽ cho màu thứ ba.
- Nếu trộn cả ba màu theo những tỉ lệ nhất định sẽ tạo ra các màu trong tự
nhiên.
- Sự trộn màu và tách màu (hình 2.12).
Nếu trộn ba nguồn sáng của ba màu R, G, B cùng cường độ thì những
chỗ giao nhau sẽ có những màu sắc khác nhau. Nếu trộn ba màu theo các
tỉ lệ khác nhau thì ở phần giữa (ba màu giao nhau) sẽ nhận được tất cả các
màu trong nhiên nhiên.

Hình 2.12. Sự trộn màu

Vì dụ : trong hình 2.12.

đỏ + lục = vàng;
đỏ + lam = đỏ thẫm ( mận chín) ;
Lam + lục = xanh lơ;
đỏ + lục + lam = trắng.
Ngược lại cũng có thể tách từ một nguồn ánh sáng trắng thành ba màu
cơ bản theo nguyên lí :

§Æng Hång Loan

20

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

Màu trắng = một màu cơ bản + màu phụ;
Màu trắng = màu đỏ + xanh lơ;
Màu trắng = màu lục + đỏ thẩm;
Màu trắng = màu lam +vàng.
2.2. Nguyên lý truyền hình màu
2.2.1. Nguyên lý kết hợp
Như ta đã biết, khi đặt vấn đề nghiên cứu truyền hình màu thì đã có
hàng triệu mày thu hình đen trắng. Vấn đề đặt ra lúc này là truyền hình đen
trắng vẫn tồn tại song song với truyền hình màu. Để giải quyết vấn đề đó, cần
phải thoả mãn nguyên lý kết hợp. Ta mô tả nguyên lý đó bằng sơ đồ sau:

Hình 2.13. Nguyên lý kết hợp


Khi có đài phát đen trắng thì cả máy thu đen trắng và màu đều thu
được, ngược lại khi phát màu thì cả mày màu và máy đen trắng cũng bắt
được, dĩ nhiên chỉ có hình ảnh màu khi máy thu màu nhận chương trình của
máy phát màu.
Điều này cho thấy truyền hình màu và truyền hình đen trắng đều có
những nguyên lý chung giống nhau. Có thể nói rằng truyền hình màu chỉ là sự
bổ sung truyền các tín hiệu màu trên nguyên tắc của truyền hình đen trắng.
2.2.2. Tín hiệu trong truyền hình màu
2.2.2.1. Tín hiệu màu

§Æng Hång Loan

21

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

Dựa trên nguyên tắc tổng hợp màu, sử dụng những tỷ lệ khác nhau của
các màu cơ bản sẽ tạo ra các màu khác nhau. Nguyên tắc chọn màu cơ bản
trong truyền hình màu là khi tổng hợp các màu cơ bản đó, sẽ thu được số
lượng màu nhiều nhất. Với nguyên tắc đó dựa trên tam giác màu của
Macxoen, người ta lựa chọn ba màu cơ bản trong truyền hình là R - G - B.
2.2.2.2. Tín hiệu chói
Để tương thích với truyền hình đen trắng, trong truyền hình màu, người
ta truyền thêm tín hiệu chói, ký hiệu độ chói là Y. Tín hiệu của độ chói Y

tương đương với tín hiệu thị tần trong truyền hình đen trắng.
Trong tất cả các hệ màu, quan hệ giữa độ chói Y và các màu là :
Y = 0,30R + 0,59G + 0,11B
Đối với màu trắng bão hoà
R = G = B = 1 suy ra Y = 1
Đối với màu đen:
R = B = G = 0 suy ra Y = 0
Để biểu diễn tín hiệu màu và tín hiệu chói, ta ký hiệu UR , UG, UB , UY
2.2.2.3. Tín hiệu màu hiệu (tín hiệu hiệu màu)
Ta thấy rằng, nếu truyền đi các tín hiệu UY và các tín hiệu UR-Y , UB-Y
thì ở máu thu ta có thể khôi phục các tín hiệu màu UG , UB, UY. Như vậy ta
chỉ cần truyền ba tín hiệu UR-Y , UB-Y, UY thay vì phải truyền đi 4 tín hiệu UR,
UG, UB, UY. Các tín hiều UR-Y, UB-Y được gọi là tín hiệu màu hiệu (hình 2.14a)
việc tìm lại tín hiệu màu UG được thực hiện nhờ một mạch ma trận, gọi là ma
trận G (hình 2.14b).

§Æng Hång Loan

22

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

Hình 2.14. Tạo tín hiệu màu và khôi phục tín hiệu màu

2.2.2.4. Phương pháp nén tín hiệu

Vì dải thông của tín hiệu màu tổng hợp T (gồm UY, UR-Y, UB-Y) vẫn còn
quá rộng (18MHz = 3 x 6MHz) không tương thích với truyền hình đen trắng,
do vậy cần nén các tín hiệu. Như ta đã biết, mắt rất nhạy cảm với tín hiệu
chói, do vậy tín hiệu này không bị nén. Đối với tín hiệu màu, mắt kém nhạy
cảm hơn, nên ta có thể nén hai tín hiệu màu hiệu UR-Y và UB-Y.
Với tín hiệu UR-Y ta nén đến 1,5 MHz, còn UB-Y nén đến mức 0,5MHz,
vì đối với màu B mắt kém nhạy cảm nhất. Do đó dải tần sau khi nén là:
D = DY + DR-Y + DB-Y +1 = 6 +1,5 + 0,5 +1 = 9 MHz

Hình 2.15. Phổ của các tín hiệu chói và tín hiệu màu hiệu

2.3. Các hệ truyền hình màu cơ bản
Hiện nay, trong kỹ thuật truyền hình màu có nhiều hệ thống khác nhau,
nhưng cơ bản nhất là ba hệ truyền hình màu: NTSC, PAL, SECAM. Các hệ
truyền hình này cùng với các tiêu chuẩn lựa chọn là OIRT, FCC, CCIR có thể
dẫn đến nhiều “hệ” truyền hình khác nhau. Đối với ba hệ truyền hình màu cơ

§Æng Hång Loan

23

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

bản, có những nguyên lý giống nhau là đều phải tương thích với hệ truyền
hình đen trắng có cùng tiêu chuẩn.

2.3.1. Hệ truyền hình màu NTSC
NTSC là chữ viết tắt của cụm từ National Television System
Committee (Uỷ ban truyền hình quốc gia), ra đời năm 1953 ở Mỹ.Hệ NTSC
tính theo tiêu chuẩn FCC.
Đặc điểm của hệ NTSC:
+ Tín hiệu độ chói Y được tính theo
Y = 0,30R + 0,59G + 0,11B
Độ rộng dải tần là 4,2MHz.
+ Hai tín hiệu “ hiệu màu” được truyền đồng thời sang phía thu. Thông tin
màu được truyền đi trong hệ NTSC không phải dưới dạng tín hiệu màu (R-Y)
và (B-Y) mà là tín hiệu I và Q. Hình 2.16 biểu thị đồ thị vectơ màu, mỗi màu
sắc được biểu thị bởi độ dài vectơ và góc pha. Sở dĩ NTSC chọn I và Q là vì
do phổ tần số truyền hẹp nên cần thu hẹp dải thông của (R-Y) và (B-Y) để
truyền đi. Tuy nhiên, khi thu hẹp dải thông của tín hiệu màu sẽ ảnh hưởng đến
sự cảm thụ màu của mắt. Do vậy, cần xác định đặc tính của mắt với màu sắc,
trục I và Q chính là theo phương mắt có độ nhạy cảm tốt nhất. Xét gần đúng
hệ trục I và Q lệch so với trục (R-Y) và B-Y) 1 góc 33°. Trong đó, trục I theo
hướng mắt có độ nhạy cao nhất, còn Q thì theo hướng mắt có độ phân biệt
màu kém nhất.
I = 0,74(R-Y) – 0,27(B-Y)
Q = 0,48(R-Y) + 0,41(B-Y).

§Æng Hång Loan

24

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù


Khoa VËt lý

Hình 2.16. Phân bố trục màu I ,Q so với R-Y với B-Y

Tín hiệu I có độ rộng dải tần 1,5MHz
Tín hiệu Q có độ rộng dải tần 0,5MHz.
Hai tín hiệu được điều biên vuông góc nên cùng một sóng mang màu.
Sóng mang màu còn được gọi là tải màu. Tải được chọn theo tiêu chẩn FCC
là 3,58MHz còn theo CCIR là 4,43MHz với phương thức điều biên vuông
góc, nên việc bố trí màu trong phổ chói không theo kiểu dàn trải liên tiếp hai
phổ màu mà chúng được lồng vào nhau. Như hình vẽ 2.17.

Hình 2.17. Phổ tín hiệu hệ màu NTSC

+Mã hóa tín hiệu NTSC

§Æng Hång Loan

25

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

Hình 2.18. Sơ đồ khối mạch mã hóa tín hiệu NTSC


Camera màu tạo ra ba tín hiệu R, G, B, mạch ma trận làm nhiệm vụ tạo
ra tín hiệu chói Y, tín hiệu R-Y và B-Y rồi xoay phía trục R-Y và B-Y đi một
góc 33° thành tín hiệu I và Q.
Tín hiệu Y vì có phổ tần số rộng đến 6MHz nên được qua dây
trễ để đến mạch trộn cùng thời điểm với hai tín hiệu màu. Tín hiệu I và Q đều
được điều biên nén cùng với tần số sóng mang màu fc = 3,58MHz do bộ tạo
dao động tạo ra, nhưng lệch pha nhau một góc 90°. Đồng thời từ camera màu
và khối tạo dao động sóng mang tạo ra xung đồng bộ màu. Tất cả các tín hiệu
trên được trộn với nhau thành tín hiệu truyền hình tổng hợp hệ NTSC và được
đưa vào máy phát truyền hình. Tín hiệu hình được điều biên tại tần số sóng
mang hình fov và tín hiệu âm thanh được điều tần vào tần số sóng mang tiếng
foa trên một kênh sóng truyền hình.
-Khối giải mã màu hệ NTSC
Khối giải mã màu trong máy thu hình thực hiện hồi phục lại tín hiệu
chói Y, tín hiệu hiệu màu R-Y, B-Y và G-Y từ tín hiệu màu tổng hợp T, các
khối chức năng cơ bản được mô tả trong hình 2.19.

§Æng Hång Loan

26

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

Hình 2.19. Mạch giải mã màu NTSC


Sau khối tách sóng thị tần nhận được tín hiệu tổng hợp T, sau đó tách
riêng tín hiệu Y; tín hiệu màu C đã điều chế, xung đồng bộ màu và xung đồng
bộ dòng và mành.
-Tín hiệu chói Y có dải tần rộng hơn nên được qua dây trễ 0,7μs rồi đưa
vào catốt đèn hình.
-Khối khuếch đại màu: có nhiệm vụ chọn lọc tín hiệu màu C’ ở tần số
3,58MHz nhờ bộ khuếch đại cộng hưởng, tách thành hai tín hiệu I’ và Q’ rồi
đưa vào hai mạch tách sóng biên độ. Mạch tách sóng biên độ I, Q có nhiệm
vụ hồi phục lại tín hiệu hiệu màu I và Q từ hai tín hiệu điều biên I’, Q’. Tín
hiệu màu I và Q qua hai mạch lọc thông dải tương ứng rồi đến mạch ma trận
hồi phục tín hiệu G-Y.
Mạch ma trận làm nhiệm vụ trộn hai tín hiệu R-Y và B-Y thành tín
hiệu G-Y, thực hiện theo biểu thức sau:
Y = 0,3R + 0,59G + 0,11B
→ Y = 0,3(R-Y) + 0,59(G-Y) + 0,11(B-Y) +Y
0 = 0,3(R-Y) + 0,59(G-Y) + 011(B-Y)
Suy ra G- Y = -0,51(R-Y) – 0,19(B-Y).

§Æng Hång Loan

27

K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

Sau đó ba tín hiệu này được khuếch đại rồi đưa vào đèn hình, hoặc đưa

vào ma trận để tạo ba tín hiệu R, G, B rồi đưa vào catốt đèn hình.
Hệ NTSC là hệ truyền hình màu tương đối đơn giản có giải thông hẹp,
cấu trúc mạch và thiết bị tương đối đơn giản giá thành rẻ, nhưng hình màu
tương đối tốt. Nhược điểm chính của máy là máy thu cần nhiều núm điều
chỉnh dễ gây méo pha và ảnh hưởng đến màu sắc do điều biên vuông góc.
2.3.2. Hệ truyền hình màu PAL (Phase Alternative Line)
PAL có nghĩa là thay đổi pha theo từng dòng, đây là hệ truyền hình
màu được ra đời ở Đức theo tiêu chuẩn FCC.
Đặc điểm: tín hiệu chói Y giống như hệ NTSC
Y = 0,30R + 0,59G + 0,11B dải tần (0 ÷ 5)MHz.
+ Hai tín hiệu hiệu màu được nhân với một hệ số để tạo thành hai tín hiệu V
và U, hai tín hiệu này được truyền đồng thời sang phía thu.
V = 0,877(R-Y)
U = 0,493(B-Y ) dải tần (0÷1,5)MHz.
+ Cả hai tín hiệu V và U cũng được điều biên nén vuông góc trên cùng một
tần số sóng mang màu fc= 4,43MHz, nhưng tần số fc của tín hiệu V được đảo
pha từng dòng (+90° và -90°) còn tín hiệu U được giữ nguyên. Hệ PAL cho
rằng hai dòng liền nhau thì hình ảnh coi như là một, mắt không phân biệt được sai khác hai dòng liền kề, nên lấy màu hai dòng liền kề cộng với nhau,
trong đó một dòng được đảo pha, do đó triệt tiêu được méo pha nếu có. Vì giả
sử nếu dòng trước có méo pha là φ thì sẽ được cộng với chính dòng tiếp đó
nhưng đảo pha 180°, có nghĩa là cộng với méo pha là -φ, kết quả là méo pha
φ=0.
Vì hệ PAL cũng sử dụng điều biên nén, nên phải phát đi xung đồng
bộ màu, có tần số đúng bằng fc= 4,43MHz và được cài vào sườn sau của xung
xoá dòng khoảng (8 ÷ 12) chu kì.

§Æng Hång Loan

28


K32D – SP Kü thuËt


Nguyªn lý truyÒn h×nh t­¬ng tù

Khoa VËt lý

Xung đồng bộ màu làm nhiệm vụ tự động điều chỉnh tần số và góc pha
của bộ tạo dao động sóng mang màu fc của máy thu để luôn đồng bộ với bên
máy phát, đồng thời điều khiển chuyển mạch điện tử trong máy thu để luôn
đồng bộ với chuyển mạch bên máy phát.
Phổ của tín hiệu truyền hình màu hệ PAL được mô tả như trong hình 2.20.

Hình 2.20. Phổ tín hiệu hệ PAL

+ Sơ đồ khối mã hoá màu được trình bày trong hình 2.21.

Hình 2.22. Sơ đồ khối mã hoá hệ PAL

+ Camera tạo ra ba tín hiệu màu cơ bản R, G, B.

§Æng Hång Loan

29

K32D – SP Kü thuËt