Ky Thuat Truyen Hinh

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn

LỜI NÓI ĐẦU

N

gày nay, nhu cầu học tập và nghiên cứu lĩnh vực ứng dụng công nghệ Kỹ Thuật Truyền Hình ngày càng cao. Công nghệ truyền hình cũng phát triển ngày càng đa dạng và phong phú, với những công nghệ phát triển ngày càng cao và hiện đại, nhưng vẫn dựa vào những nguyên lý cơ bản. Môn “Kỹ Thuật Truyền Hình” giới thiệu cho chúng ta biết một cách chi tiết về kỹ thuật truyền hình. Và làm quen với cách sủa chữa và khắc phục những vấn đề của tivi, trong quá trình học tập và nghiên cứu với sự chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của thầy giáo VŨ VIỆT HƯNG chúng em đã học hỏi được rất nhiều kiến thức về truyền hình. Do kiến thức chuyên ngành còn hạn chế nên không tránh khỏi những khiếm khuyết. Chúng em mong nhận được những đóng góp của thầy cô và mọi người. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 26 tháng 11 năm 2009 Nhóm SVTH:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 1

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn

PHẦN MỘT Tìm hiểu chung về truyền hình số •

Khái niệm chung về truyền hình số:

 Truyền hình số là sử dụng phương pháp số để tạo ,lưu trữ và truyền tín hiệu của chương trình truyền hình trên kênh thông tin  Các hệ thống truyền hình phổ biến hiện nay như: NTSC, PAL, SECAM

là các hệ thống truyền hình tương tự. Tín hiệu Video là hàm liên tục theo thời gian. Tín hiệu truyền hình tương tự chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố (nhiễu và can nhiễu từ nội bộ hệ thống và từ bên ngoài) làm giảm chất lượng hình ảnh.  Để khắc phục những hiện tượng này người ta mã hóa tín hiệu hình ở dạng số để xử lý. Truyền hình số có những ưu điểm sau: Có thể tiến hành rất nhiều quá trình xử lý trong Studio (trung tâm truyền hình) mà tỉ số S⁄ N không giảm (biến đổi chất lượng cao). Trong truyền hình tương tự thì việc này gây ra méo tích lũy(mỗi khâu xử lý đều gây méo). Dễ sử dụng thiết bị tự động kiểm tra và điều khiển nhờ máy tính. Có khả năng lưu tín hiệu số trong các bộ nhớ có cấu trúc đơn giản và sau đó đọc nó với tốc độ tùy ý. Khả năng truyền trên cự ly lớn: tính chống nhiễu cao (do việc cài mã sửa lỗi, chống lỗi, bảo vệ...). Dễ tạo dạng lấy mẫu tín hiệu, do đó dễ thực hiện việc chuyển đổi hệ truyền hình, đồng bộ từ nhiều nguồn khác nhau, dể thực hiện những kỹ xảo trong truyền hình. Các thiết bị số làm việc ổn định, vận hành dễ dàng và không cần điều chỉnh các thiết bị trong khi khai thác. Có khả năng xử lý nhiều lần đồng thời một số tín hiệu (nhờ ghép kênh phân chia theo thời gian). Có khả năng thu tốt trong truyền sóng đa đường. Hiện tượng bóng ma thuờng xảy ra trong hệ thống truyền hình tương tự do tín hiệu truyền đến máy thu theo nhiều đường.Việc tránh nhiễu đồng kênh trong hệ thống thông tin số cũng làm giảm đi hiện tượng này trong truyền hình quảng bá. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 2

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn Tiết kiệm được phổ tần nhờ sử dụng các kỹ thuật nén băng tần, tỉ lệ nén có thể lên đến 40 lần mà hầu như người xem không nhận biết được sự suy giảm chất lượng. Từ đó có thể truyền được nhiều chương trình trên một kênh sóng, trong khi truyền hình tương tự mỗi chương trình phảI dùng một kênh sóng riêng.  Tuy nhiên truyền hình số cũng có những nhược điểm đáng quan tâm:

Dải thông của tín hiệu tăng do đó độ rộng băng tần của thiết bị và hệ thống truyền lớn hơn nhiều so với tín hiệu tương tự. Việc kiểm tra chất lượng tín hiệu số ở mỗi điểm của kênh truyền phức tạp hơn (phải dùng mạch chuyển đổi số-tương tự).

I. Sơ đồ khối của truyền hình số Tín hiệu hình tương tự vào

Mã hóa tín hiệu hình

Mã hóa kênh

Biến đổi tín hiệu Kênh tuyền hình

Tín hiệu Video tương tự ra

Giải mã tín hiệu hình

Giải mã tín hiệu

Biến đổi tín hiệu

Hình 1: Sơ đồ khối của hệ thống truyền hình số II. Cơ sở biến đổi tín hiệu truyền hình 1. Biến đổi tín hiệu Video

Biến đổi tín hiệu Video tương tự thành Video số là biến đổi thuận, còn biến đổi tín hiệu Video số thành tương tự là biến đổi ngược. Trong hệ thống truyền hình số có rất nhiều bộ biến đổi thuận và ngược. Khi biến đổi tín hiệu Video màu tương tự thành tín hiệu Video màu số ta có thể dùng 2 phương pháp sau: Phương pháp 1: Biến đổi trực tiếp tín hiệu màu tổng hợp NTSC, PAL, SECAM ra tín hiệu số Phương pháp 2: Biến đổi riêng từng tín hiệu thành phần (tín hiệu chói Y, tín hiệu số R-Y và B- Y hoặc các tín hiệu màu cơ bản R, G, B) ra tín hiệu số và tryuền TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 3

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn đồng thời theo thời gian hoặc ghép kênh theo thời gian. Phương pháp 2 Biến đổi riêng các tín hiệu thành phần (của tín hiệu màu) thành tín hiệu sô sẽ làm tốc độ bit tăng cao hơn so với việc biến đổi tín hiệu màu Video tổng hợp. Cách này có ưu điểm là không phụ thuộc các hệ thống truyền hình tương tự, thuận tiện cho việc trao đổi các chương trình truyền hình. Cũng có thể giảm tốc độ bit nếu sử dụng mã thích hợp. Do mã riêng các thành phần tín hiệu màu, nêncó thể khử được nhiễu qua lại Vì những nguyên nhân trên cho nên cách biến đổi số các tín hiệu thành phần (của tín hiệu Video màu tổng hợp) ưu việt hơn cách biến đổi trực tiếp tín hiệu Video màu tổng hợp. Do đó, tổ chức truyền thanh truyền hình quốc tế khuyến cáo nên dùng loại này cho trung tâm truyền hình (studio), truyền dẫn, phát sóng và ghi hình. 2.

Chọn tần số lấy mẫu

Công đoạn đầu tiên của quá trình biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số là lấy mẫu (có nghĩa là rời rạc tín hiệu tương tự theo thời gian). Do đó tần số lấy mẫu là một trong những thông số cơ bản của hệ thống kỹ thuật số. Có nhiều yếu tố quyếtđịnh việc lựa chọn tần số lấy mẫu. Tần số lấy mẫu cần được xác định sao cho hình ảnh nhận được có chất lượng cao nhất, tín hiệu truyền đi với tốc độ bit nhỏ nhất, độ rộng băng tần nhỏ nhất và mạch đơn giản. Lấy mẫu tín hiệu Video Để cho việc lấy mẫu không gây méo, ta phải chọn tần số lấy mẫu thoả mãn công thức Kachenhicop ƒsa ≥ 2ƒmax (ƒmax = 5,5MHz đối với hệ PAL) nghĩa là ƒsa ≥ 11MHz. Trường hợp ƒsa < 2ƒmax sẽ xảy ra hiện thượng chồng phổ làm xuất hiện các thành phần phụ (alias components) và xuất hiện méo, ví dụ như hiệu ứng lưới trên màn hình (do các tín hiệu vô ích nằm trong băng tần video), méo sườn xung tín hiệu, làm nhoè biên ảnh (do hiệu ứng bậc thang), các điểm sáng tối nhấp nháy trên màn hình. Trị số ƒsa tối ưu sẽ khác nhau cho các trường hợp: tín hiệu chói (trắng đen), tín hiệu màu cơ bản (R, G, B). các tín hiệu số màu, tín hiệu Video màu tổng hợp. Cuối cùng việc chọn tần số lấy mẫu phụ thuộc vào hệ thống truyền hình màu. Trong trường hợp lấy mẫu tín hiệu Video màu tổng hợp phải chú ý đến tần số sóng mang phụ ƒsc , khi chọn ƒsa có thể xuất hiện các trường hợp sau đây: + ƒsa gấp nhiều lần ƒsc , ví dụ ƒsa = 3ƒsc hoặc 4ƒ sc (hệ PAL, NTSC chỉ dùng một tần số ƒsc ). Hệ SECAM dùng hai sóng mang phụ màu nên không dùng được một tần số ƒsa cho các tín hiệu hiệu số màu. + ƒsa không có quan hệ trực tiếp với ƒsc . Trong trường hợp này ngoài các thành phân tín hiệu có ích sẽ xuất hiện các thành phần tín hiệu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 4

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn phụ do liên hợp giữa ƒsa và ƒsc hoặc hài của ƒsc trong phổ tín hiệu lấy mẫu. Đặc biệt thành phần tín hiệu (ƒsa - 2ƒsc) sẽ gây méo tín hiệu Video (tương tự) được khôi phục lại gọi là méo điều chế chéo (Intermodulation). Méo này sẽ không xuất hiện trong trường hợp lấy mẫu và mã hóa riêng tín hiệu chói và các tín hiệu số màu. Trong trường hợp lấy mẫu tín hiệu Video màu tổng hợp cho hệ NTSC, PAL thường thì người ta chọn bằng hài bậc 3 tần số tải màu ƒsc : ƒsa =3ƒsc. ƒsaPAL = 13,3 MHz > 2ƒmaxPAL = 2x5=10MHz hoặc 2x5,5=11MHz. ƒsaNTSC = 10,7 MHz > 2ƒmaxNTSC = 2x4,2=8,4MHz. Nếu chọn ƒsa = 4ƒ sc thì cho chất lượng khôi phục rất tốt. Tuy nhiên, nó sẽ làm tăng tốc độ bit tín hiệu số + Nếu tín hiệu truyền đi từng thành phần chất lượng hình ảnh thu được đảm bảo tốt hơn do ảnh hưởng của sóng mang phụ khi lấy mẫu không có. + Tần số lấy mẫu của tín hiệu chói ƒsaY≥ 2ƒmaxY và bằng bội số của tần số dòng. + Tần số lấy mẫu các tín hiệu màu ƒsa(R-Y)(B-Y)≥ 2ƒmax (R-Y) (B-Y) và bằng bội số của tần số dòng. Kết hợp điều này với thực tế người ta chọn: ƒsaY= 13,5 MHz ƒsa(R-Y)(B-Y)= ƒsc= 6,75MHz cho cả 2 tiêu chuẩn: 625⁄ 50 và 525⁄ 60. Tuy nhiên, sự lựa chọn ƒsa theo định lý Kachenhicop thì chưa đủ mà phải thỏa thêm các điều kiện sau: - Tần số ƒsa phải đồng bộ với tần số quét dòng fH. - Tần số ƒsa phải đồng bộ với tần số quét mành ƒV. - Tần số ƒsa phải đồng bộ với tần số ảnh fP, fP= 2ƒV. 3. Lượng tử hóa tín hiệu Video: Quá trình lượng tử hóa tín hiệu rời rạc (sau khi lấy mẫu) bao gồm việc chia biên độ thành nhiều mức (nhiều khoảng) và sắp xếp mỗi trị của mẫu bằng một mức. Các khoảng chia (khoảng lượng tử) có thể đều nhau và cũng có thể không đều nhau và ta gọi là lượng tử tuyến tính và lượng tử phi tuyến. Trong quá trình lượng tử hóa biên độ của các mẫu nằm trong cùng một khoảng lượng tử (Q) sẽ có biên độ bằng nhau, biên độ này có thể là nằm bậc trên hay nằm bậc dưới của mức lượng tử. Mỗi bậc tương ứng với một mã số nhất định. Nếu ta làm tròn với bậc trên của thang lượng tử thì gọi là lượng tử hóa trên bậc. Nếu làm tròn với bậc dưới thì gọi là lượng tử hóa dưới bậc. Hai phương pháp này gọi chung là lượng tử hóa có thang nửa bậc. Nếu làm tròn với mức ở giữa khoảng lượng tử thì gọi là lượng tử hóa có thang nửa bậc. Loại có thang nửa bậc cho độ chính xác cao hơn (sai số lượng tử nhỏ hơn) so với lượng tử hóa không có thang nửa bậc. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 5

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn Tuy nhiên nó có nhược điểm là nhiễu kênh trống. 4. Mã hóa tín hiệu Video Mã hóa tín hiệu Video là biến đổi tín hiệu đã lượng tử hóa thành tín hiệu số bằng cách sắp xếp số nhị phân cho các mức lượng tử hóa và ánh xạ của các mức này thành tín hiệu có 2 mức logic “0” và “1”. Theo lý thuyết và thực nghiệm ta có thể dùng mã 8 bit (tức 28= 256 mức lượng tử) để mã hóa tín hiệu Video. Nếu số bit tăng độ chính xác của bộ chuyển đổi tăng nhưng tốc độ bit tăng đòi hỏi kênh truyền rộng đồng thời đáp ứng của bộ chuyển đổi thấp. Các mã sử dụng trong truyền hình số có thể được chia thành 4 nhóm như sau: + Các mã để mã hoá tín hiệu truyền hình + Các mã để truyền có hiệu quả cao theo kênh thông tin + Các mã thuận tiện cho việc giải mã và đồng bộ ở bên thu + Các mã để xử lý số tín hiệu trong các bộ phận khác nhau của hệ thống truyền hình số Mã sơ cấp để tạo tín hiệu số ở trung tâm truyền hình, có dạng tín hiệu nhị phân liên tục, các bit 0 và 1 có thể được biểu diễn bằng các phương pháp khác nhau, được phân biệt bằng thời gian tồn tại, cực tính, mức pha… chẳng hạn NRZ, RZ, Biphase (hai pha)… Mã sơ cấp là mã cơ sở để hình thành mã bảo vệ. Mã bảo vệ dùng để tăng cường khả năng chịu đựng nhiễu cho tín hiệu truyền trong kênh thông tin. Tần số lấy mẫu của của tín hiệu Video màu tổng hợp là 13,5MHz. Với mã hóa riêng từng thành phần tín hiệu chói có tần số lấy mẫu là 13,5MHz và các tín hiệu màu có tần số lấy mẫu là 6,75MHz Gọi C là tốc độ bit đơn vị là b/s. Ta có: C = ƒsa.m Vậy CVID tổnghợp = 13,5.8 = 108 Mb/s CTPC = 13,5.8 = 108 Mb ⁄ s (TPC: thành phần các tín hiệu chói) CTPM = 6,75.8= 54 Mb ⁄ s (TPM: thành phần các tín hiệu màu) ⇒ C= (108 + 2.54) = 216Mb⁄ s Độ rộng băng tần của kênh truyền phải là: W ≥ 3C⁄ 4WVID tổng hợp ≥ 108.3⁄ 4= 81MHz Wcác thtp ≥ 216.3/4 = 162 MHz (thtp: tín hiệu thành phần) Ta thấy băng tần của kênh truyền rất lớn so với kênh truyền của tín hiệu tương tự (6,5MHz). Muốn truyền đi xa đối với tín hiệu truyền hình số người ta phải giảm tốc độ bit. 5. Giảm tốc độ bit trong truyền hình Nếu sử dụng dụng PCM tuyến tính để biến đổi số tín hiệu Video tương tự thì tốc độ bit sẽ tăng rất cao và do đó thiết bị Video số cũng như thiết bị truyền dẫn số cần phải có dải thông rất lớn so với trương hợp tín TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 6

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn hiệu Video tương tự. Trong truyền hình số người ta thường lấy tỷ lệ tần số lấy mẫu tín hiệu chói và tần số lấy mẫu tín hiệu các tín hiệu số màu để đánh giá chất lượng hình ảnh. ƒsY : ƒsc:R-Y : ƒsc:B-Y 4:4:4chất lượng cao nhất 4:2:2chất lượng cao 41:1chất lương trung bình 2:1:1 (dùng cho thoại truyền hình) Việc giảm tốc độ bit dựa vào các yếu tố sau + Nguồn tín hiệu Video được xem như nguồn có nhớ. Các thông tin được truyền trên 2 dòng kề nhau chỉ khác nhau rất ít và được xem là giống nhau. Nó cũng đúng cho cả hai mành (nửa ảnh) và 2 ảnh kề nhau. Hay nói cách khác : Một số thông tin nhất định trong tín hiệu Video có thể được khôi phục lại ở đầu thu mà không cần truyền đi nó. + Dựa vào những đặc điểm sinh lý của mắt người : độ nhạy của mắt, các đặc điểm về phổ của mắt, khả năng phân biệt của mắt, độ lưu ảnh của võng mạc nên không cần truyền đi toàn bộ thông tin chứa trong các dòng và các mành hoặc các ảnh liên tục, các tín hiệu không truyền đi đó gọi là tín hiệu dư thừa (Redundanced Video Signal) + Để giảm tốc độ bit truyền hình số còn thực hiện chọn mã thích hợp có thểthực hiện theo các nhóm sau: + DPCM: PCM phi tuyến, PCM có dự báo, PCM vi sai. + Mã chuyển vị (chuyển đổi). + Mã nội suy và ngoại suy. Trong đó: PCM đòi hỏi tốc độ bit cao. DPCM sử dụng đặc trưng thống kê ảnh và tín hiệu Video và cũng như đặc điểm của mắt người cho phép làm giảm tốc độ bit nên trong truyền hình số người ta thường dùng phương pháp điều chế xung mã vi sai hơn cả. 6. Số hóa tín hiệu ở Studio a. Sơ đồ khối của kênh hình của Trung tâm truyền hình Camera Telecine truyền

ADC

Đường

ADC

Trộn

Tổng hợp ảnh

số

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Biến đổi HÀ NỘI VTR 7

mã

Biến đổi mã

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

VTR

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn

Đường truyền

Đồng bộ

Xung đồng bộ và lấy mẫu

T.hiệu đồng bộ Đồng bộ

Hình 2: Sơ đồ khối của kênh hình của trung tâm truyền hình b. Các tín hiệu số ở Studio Tiêu chuẩn NTSC : 525/60, ƒMax =4,2MHz ; ƒH=15750Hz ; TH=63,555μs Tiêu chuẩn PAL : 625/50, ƒMax = 5,5MHz ; ƒH= 15625Hz ; TH= 64μs Tín hiệu Video trong Studio bao gồm : Tín hiệu chói Y với fS/Y = 13,5MHz, mã PCM tuyến tính, 8bit/1pixel Tín hiệu hiệu số màu C : fS/C = 6,75 MHz, mã PCM tuyến tính, 8bit / 1 pixel Tín hiệu số được tạo theo 3 cách : + Nối tiếp, ghép kênh theo thời gian thành một dòng : tốc độ bit 216Mb/s, môt kênh truyền, băng tần cỡ 150 MHz, ưu điểm là chỉ có 1 mạch chuyển đổi. + Song song 3 tín hiệu (cho 1 kênh hình): tốc độ bit 108Mb/s, 54Mb/s, 54Mb/s; số kênh là 3 kênh hẹp; ưu điểm từng băng tần hẹp, nhược điểm là nhiều đường truyền + Nối tiếp song song (ghép kênh theo thời gian và truyền song song) :kết hợp giữa 2 cách trên. c. Bộ nhớ ảnh số Bộ nhớ ảnh số trong khâu xử lý tín hiệu số, cho phép tạo được nhiều hiệu ứng đặc biệt. Giả sử số mẫu trên 1 dòng là 720, số dòng là 625 Nên 1 ảnh có : 720×625 = 450.000 mẫu (điểm ảnh trên 1 ảnh) Mà 1 mẫu tương ứng với 8 bit nên dung lượng bộ nhớ 1 ảnh cần khoảng 8×1/2triệu ≈ 4Mbit TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 8

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn Hiện nay người ta sử dụng riêng bộ nhớ hình ảnh số cho từng tín hiệu Y : dùng bộ nhớ 4Mbit C : dùng bộ nhớ 2Mbit Có 2 phương pháp: + Bộ nhớ ảnh số theo nguyên tắc làm trễ tín hiệu (nguyên lý ghi dịch):

Bộ nhớ đồng thời đọc các mầu của tín hiệu Video trễ 1 khoảng thời gian : 1, 2, 3..điểm ảnh (τ ) 1, 2, 3..dòng hình (H) Tập hợp các mẫu này có thể được dùng để hạn chế 1, 2, 3..mành (T) độ dư thừa thông tin trong tín hiệu Video

Tín hiệu Video số được ghi vào bộ nhớ theo địa chỉ nhờ mạch điều khiển (theo xung nhịp đồng hồ, đồng bộ với tín hiệu ghi) Việc đọc ra được điều khiển bằng bộ tạo địa chỉ, đọc theo phương TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 9

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn pháp dịch chuyển (nhờ mạch điều khiển theo xung nhịp đồng hồ đồng bộ với tín hiệu chuẩn) Bộ nhớ này được dùng nhiều trong xử lý tín hiệu Video, tạo hiệu ứng đặc biệt, sửa lỗi thời gian, biến đổi tiêu chuẩn truyền hình, giảm nhiễu đồng bộ ảnh... d. Hệ thống truyền hình số quảng bá Truyền hình quảng bá là truyền hình số kết hợp với công nghệ nén số cho ưu điểm nổi bật là tiết kiệm được bộ nhớ và tiết kiệm kênh truyền. Một kênh truyền hình quảng bá truyền thống khi truyền tín hiệu truyền hình số có thể truyền trên 6 chương trình và mỗi chương trình có thể kèm theo 2 đến 4 đường tiếng. Ứng dụng kỹ thuật truyền hình số có nén có thể truyền một chương trình truyền hình độ phân giải cao HDTV trên một kênh thông thường có băng thông (6-8)MHz, điều mà kỹ thuật tương tự không thể giải quyết được. Truyền hình số có nén được sử dụng rộng rãi cho nhiều cấp chất lượng khác nhau. Từ SDTV có chất lượng tiêu chuẩn đến HDTV có chất lượng cao với tốc độ bít từ 5-24Mb/s, được truyền dẫn và phát sóng qua cáp, qua vệ tinh và trên mặt đất. Có rất nhiều tiêu chuẩn nén dùng cho truyền hình số: MPEG-1, 2, 3, 4, 7…(Moving Picture Experts Group). Việc phát chương trình quảng bá truyền hình số (digital video broadcasting DVB) chủ yếu sử dụng tiêu chuẩn nén MPEG – 2, nó có phương thức sửa mã sai; căn cứ vào các chương trình multimedia, sẽ chọn lựa các phương thức điều chế tương ứng và biên mã của các đường thông tin. Hiện nay có ba tiêu chuẩn truyền hình số có nén dùng trong truyền dẫn và phát sóng là DVB (châu Âu), ATSC (Mỹ), ISDB-T (Nhật), trong đó DVB tỏ ra có nhiều ưu điểm và có khoảng 84% số nước trên thế giới, trong đó có VN lựa chọn sử dụng. Mô hình hệ thống truyền dẫn DVB được mô tả như hình vẽ dưới đây:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 10

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn

Hình 5 : Mô hình hệ thống truyền dẫn DVB Sau khi xác định các tiêu chuẩn của phát truyền hình số DVB, do các sự truyền tải Multimedia khác nhau, lĩnh vực ứng dụng khác nhau nên DVB đã được tổ chức và phân chia thành một số hệ thống, cụ thể là hệ thống quảng bá truyền hình số vệ tinh DVB–S (Satellite); hệ thống quảng bá truyền hình số hữu tuyến DVB–C (Cable); hệ thống quảng bá truyền hình số trên trái đất DVB–T (Terrestrial); hệ thống quảng bá truyền hình số vi ba DVB–M (Microwave); hệ thống quảng bá truyền hình số theo mạng tương tác DVB–I (Interact); hệ thống truyền hình số hệ thống cộng đồng DVB– CS (Community System),v.v .

Tài liệu tham khao: + http://tailieu.vn/tag/tai-lieu/truy%E1%BB%81n%20h%C3%ACnh%20s%E1%BB %91.html

+Giáo trình kĩ thuật truyên hình -ĐINH THỊ KIM PHƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 11

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn

PHẦN HAI TÌM HIỂU VỀ NGUYÊN LÝ TRUYỀN HÌNH

I. Tiêu chuẩn truyền hình Trên thế giới có nhiều chuẩn truyền hình, trong đó có 3 chuẩn chính và đã trở thành phổ biến là FCC, CCIR và OIRT. Bảng 1.1. Các thông số quan trọng của 3 tiêu chuẩn truyền hình STT 1 2 3 4 5 6 7

THÔNG SỐ CÁC TIÊU CHUẨN Số dòng quét trong mỗi hình Số hình xuất hiện trong 1s Cách quét Độ rộng dải tần hình Tần số quét ngang (quét dòng) Chu kỳ quét ngang (quét dòng) Tần số quét dọc (quét mành)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 12

FCC

CCIR

OIRT

525 30 Xen kẽ 4MHz 15.750Hz 63,5 µs 60Hz

625 25 Xen kẽ 5MHz 15.625Hz 64 µs 50Hz

625 25 Xen kẽ 6MHz 15.625Hz 64 µs 50Hz

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17

Chu kỳ quét dọc (quét mành) Phương pháp điều chế tín hiệu hình Các mức tín hiệu - Đỉnh đồng bộ thành phần so với - Xoá tín hiệu Video - Mức trắng - Mức đen Phương pháp điều chế tín hiệu tiếng Khoảng cách giữa sóng mang hình và tiếng Độ rộng dải tần chung (hình, tiếng) Tần số trung tần hình Tần số trung tần tiếng Trung tần thứ hai của tiếng Khuôn hình b:h

16,7ms Biên độ âm

20ms Biên độ âm

20ms Biên độ âm

100% (75 ± 2,5)% (12,5 ± 2,5) % (70 ± 2,5)%

100% 100% (75 ± 2,5)% (75 ± 2,5)% (12,5 ± 2,5) (12,5 ± 2,5) % % (70 ± 2,5)% (70 ± 2,5)%

Tần số

Tần số

Tần số

4,5MHz

5,5MHz

6,5MHz

6MHz

7MHz

8MHz

45,75 MHz 41,25MHz 4,5MHz 4:3

38MHz 32,5MHz 5,5MHz 4:3

38MHz 31,5MHz 6,5MHz 4:3

1. FCC: Federal Communication Commission: Uỷ hội Thông tin Liên bang; được áp dụng đầu tiên ở các nước Mỹ, Canada, Cuba... 2. CCIR: Comité Consultatif International de Radio et Television: Uỷ ban tư vấn Vô tuyến Điện Quốc tế ; được áp dụng đầu tiên ở các nước Đức, áo, Hà Lan, Nam tư... 3. OIRT: Organisation International Radio and Television: Tổ chức Phát thanh và Phát hình Quốc tế được áp dụng đầu tiên ở phần lớn các nước XHCN (cũ) Lấy chuẩn truyền hình trắng đen OIRT (chuẩn để xây dựng hệ màu PAL D/K ở Việt Nam) để phân tích một số thông số đặc trưng của nó. II. Điều chế tín hiệu hình ảnh: 1. Số dòng quét mỗi hình là 625 Chất lượng hình phụ thuộc vào độ phân giải. Số dòng quét càng nhiều, chất lượng hình ảnh càng đẹp. Do đó, việc chọn số dòng quét mỗi hình phải đủ lớn để đảm bảo sao cho khi mắt người cách màn hình một khoảng bằng 6 chiều cao của hình thì góc tạo bởi mắt người đến 2 dòng liên tiếp trên màn hình phải nhỏ hơn 1 phút (1/60 độ). Có như vậy, mắt ta mới không phân biệt được ranh giới giữa 2 dòng và hình nhìn thấy sẽ mịn, không bị sứa ngang. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 13

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn

h độ l= 6h Hình 1.2 Cách xác định số dòng quét trên mỗi hình

Từ đó xác định được số dòng quét tương ứng với các chuẩn FCC, CCIR và OIRT lần lượt là 525, 625 và 625. 2. Số hình trong 1s là 25 Người ta chọn số hình trong 1s lớn hơn số hình tương ứng với thời gian lưu ảnh của mắt thì hình sẽ hiện ra liên tục, không gây cảm giác bị gián đoạn. Số hình càng lớn thì càng có cảm giác liên tục. Mắt có thời gian lưu ảnh từ 1/25s – 1/8s. Do đó nếu chọn số hình trong 1s lớn hơn hoặc bằng 25 hình thì đạt yêu cầu. Ngoài ra, cần phải chọn số hình là ước số của tần số mạng điện xoay chiều để tránh hiện tượng hình bị rung, lắc hoặc có vết đen trôi trên màn hình khi bộ lọc nguồn không bảo đảm chất lượng. Tổng hợp các điều kiện trên, các chuẩn truyền hình FCC, CCIR và OIRT chọn số hình trong 1s lần lượt là 30, 25 và 25.(tương ứng với tần số mạng điện xoay chiều lần lượt 60Hz, 50Hz và 50Hz. (Ví dụ: khảo sát tần số chớp tắt f của một bóng đèn, nếu f>25Hz (25lần trong 1s) thì do khả năng lưu ảnh nên mắt người có cảm giác đèn luôn sáng) 3. Các dòng trong một mành được quét xen kẽ Để khắc phục hiện tượng nhấp nháy do cách quét 25 hình (hoặc 30 hình) trong 1s, người ta sử dụng cách quét xen kẽ; lần lượt quét mành lẽ theo thứ tự 1,3,5,7... rồi quét mành chẵn theo thứ tự 2,4,6,8...Như thế, trong một mành chẵn hay một mành lẽ, mỗi dòng chớp sáng (xuất hiện) 25 lần, Bắt đầu quét mành chẵn nhưng Bắt 2 dòng nhau thuộc đầukề quét mành lẽ 2 mành khác nhau thì xuất hiện 50 lần trong 1s. Nhưng vì khoảng cách giữa 1 2 dòng rất bé nên mắt không phát hiện được. Kết quả là ta có cảm giác số 3 hình xuất hiện trong 1s tăng gấp đôi, khắc phục được hiện tượng nhấp nháy của hình ảnh trên màn hình. 2 5 4

Quét ngược mành lẽ 623 625 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 14

Quét ngược mành chẵn 622 624 MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

Hình 1.3 Cách quét xen kẽ trong kỹ thuật truyền hình

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn

4. Tần số quét ngang (quét dòng) là 15.625Hz Với 625 dòng trong 1 hình và quét xen kẽ 25 hình trong 1s thì số dòng quét mà mạch quét ngang quét được trong 1s là: 625 dòng/hình x 25 hình/s = 15.625 dòng/s Do đó tần số quét ngang fH= fd =15.625Hz. Và chu kỳ quét ngang TH= Td =64us Iq A C E

B D

B

D t

A

8

56

C

E

64

Hình 1.3 Dòng quét ngang có dạng răng cưa tuyến tính theo chiều ngang

5.Tần số quét dọc (quét mành) là 50Hz A

B

Với cách quét xen kẽ, chu kỳ (thời gian) quét Quét mỗi hình, thuậnkể cả quét ngược là TH=1/50 = 20ms (hoặc 1/60=16,7ms chuẩn FCC). Vậy tần số quét Quét ngược mành là fV=50Hz (hoặc 60Hz chuẩn FCC). Iq 6. Tín hiệu hình được điều chế biên độ âm (để chống nhiễu biên độ) điểm trắng nhất của hình tương ứng với biên độ điện áp thấp Xung đồngnhất. bộ ngang t + Tín hiệu hình chiếm từ 10% - 71% biên độ tín hiệu Video + Tín hiệu đồng bộ chiếmV từ 75% - 100% biên độ tín hiệu Video + Tín hiệu xoá tia quét100% ngược ở mức 75% biên độ tín hiệu Video. Đen hơn tối đen 75%

71% 50% 10% TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 15

tối đen Đen nhất Đen vừa xám t Trắng xoá ngang MÔN KỸ THUẬTXug TRUYỀN HÌNH

Hình 1.4 Một dòng quét AB của tín hiệu hình được điều chế biên độ âm

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn

7. Phổ tín hiệu hình: Xác định phổ tần của tín hiệu hình là xác định các thành phần xoay chiều của tín hiệu. Các chi tiết lớn của hình ảnh tương ứng với thành phần tần số thấp và các chi tiết nhỏ tương ứng với thành phần tần số cao. Thành phần thấp nhất của phổ tần được xác định bằng tần số quét dọc. Trong khi đó giới hạn trên của phổ tần được xác định bằng thành phần tần số cao của tín hiệu hình. Hệ thống truyền hình chỉ có thể khôi phục lại được hình ảnh với các chi tiết có kích thước xấp xĩ phần tử ảnh- được xác định bằng ô vuông mà mỗi cạnh bằng chiều rộng của một dòng quét. Tần số cao nhất của phổ tín hiệu hình phụ thuộc vào số dòng quét. Để đạt được độ rõ nét của ảnh càng cao thì số dòng quét càng lớn, kích thước phần tử ảnh càng nhỏ. Lúc đó độ rộng của dải tần hình càng tăng. Sử dụng phương pháp quét xen kẽ sẽ giảm được dải tần này. Ví dụ: Nếu quét liên tục 625 dòng với tỉ lệ khuôn hình 4:3 và số hình trong 1s là 25, (theo chuẩn CCIR va OIRT) thì Số phần tử của ảnh trong 1 dòng: 625 x 4/3 = 833 phần tử. Số phần tử của ảnh trong 1 hình: 625 x 833 = 520.625 phần tử. V của ảnh trong 1s (25 hình): 520.625 x 25 = 13 triệu phần tử. Số phần tử fV tần số cao nhất của tín hiệu hình phải là 13 MHz. Như vậy, Nếu sử 3f dụng phương pháp quét xen kẽ thì tần số mành được nâng lên fH tín fhiệu fH-fVcủa +fV hình giảm xuống một nửa. Nghĩa là gấp đôi nên tần Vsố cao nhất H 2fH 2f +f fmax=6,5 MHz. H V nfV

3fH

fH+nfV

f TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 16

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

Hình 1.7 Phổ của tín hiệu hình

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG LỚP:CĐĐT1-K9 Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn

Phổ của tín hiệu hình được minh hoạ trên hình 1.7. Đó là phổ gián đoạn gồm các hài của tần số quét dọc và các nhóm phổ quanh hài của tần số quét ngang, trong đó hài có bậc càng cao thì biên độ càng bé. Đặc điểm là giữa các nhóm phổ hài tần số quét ngang tồn tại các khoảng trống. Có thể lợi dụng những khoảng trống này để truyền những tín hiệu khác. Trường hợp 2 tín hiệu có cấu trúc phổ như nhau, nếu bố trí các nhóm phổ của tín hiệu thứ hai nằm vào các khoảng trống giữa các nhóm phổ của tín hiệu thứ nhất, thì có thể truyền cả 2 tín hiệu ấy trên một kênh thông tin, sau đó có thể tách chúng ra được. Tính chất này được ứng dụng trong kỹ thuật truyền hình màu. Phổ của tín hiệu màu được sắp đặt vào các khoảng trống của phổ tín hiệu chói. Trong các hệ thống tín hiệu truyền hình đo lường cũng lợi dụng các khoảng trống này để truyền các tín hiệu kiểm tra.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 17

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG K9

LỚP:CĐĐT1-

Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn 8. Độ rộng dải tần chung của tín hiệu hình và tiếng là 8MHz * Trong phổ tần của tín hiệu truyền hình, thực ra dải biên dưới của sóng mang hình đã bị đài phát lọc đi một phần lớn để tiết kiệm dải tần vì 2 biên tần mang thông tin tín hiệu như nhau. Dải biên còn lại là dải biên trên gọi là dải biên cụt (Nyquist) AV

Biên tần dưới của tín hiệu hình

fRF/VID

fRF/S

Biên tần trên của tín hình

6,5MHz

f

8MHz

Hình 1.5 Đặc tính biên tần của tín hiệu cao tần hình

* Khoảng cách giữa sóng mang hình và sóng mang tiếng là 6,5MHz + Tần số sóng mang cao tần tiếng lớn hơn sóng mang cao tần hình fRF/S>fRF/VID và fRF/S - fRF/VID=6,5MHz + Suy ra tần số trung tần hình lớn hơn trung tần tiếng fIF/VID>fIF/S và fIF/VID - fIF/S=6,5MHz IV. Kết luận: Như vậy tín hiệu video tổng hợp bao gồm (Video + H.syn + V.syn + FM) Để phát toàn bộ tín hiệu này đi xa, ở đài phát người ta tiến hành điều chế tín hiệu video tổng hợp trên vào tần số siêu cao tần ở dải VHF từ 48MHz đến 230MHz hoặc dải UHF từ 400MHz đến 880MHz theo phương pháp điều biên. và chia làm nhiều kệnh, mỗi kênh chiếm một giải tần khoảng 8MHz.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 18

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

GVHD:VŨ VIỆT HƯNG K9

LỚP:CĐĐT1-

Nhóm svth: Nguyễn Thành Quyết – Đỗ Khắc Khoan – Mai Công Thuấn

Phổ tín hiệu của một kênh truyền hình.

Nguyên lý phát của đài truyền hình. Sau khi tín hiệu Video tổng hợp được điều chế vào một kênh sóng : Thí dụ kênh 9 (nằm ở phổ tín hiệu từ 199,25MHz đến 205,75MHz) ta được sóng mang , sóng mang tiếp tục được khuếch đại ở công xuất hàng chục KW rồi đưa ra Anten phát để phát thành sóng điện từ truyền đi trong không gian với vận tốc ánh sáng.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 19

MÔN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH