Chơng 1
Khái quát truyền hình và truyền hình số
1.1. Hệ thống truyền hình.
1.1.1. Sơ đồ khối của hệ thống
Khái niệm: Truyền hình là một hệ thống biến đổi hình ảnh và âm thanh thành tín
hiệu điện truyền đến máy thu, sau đó khôi phục tín hiệu này thành dạng ban đầu và hiển thị
lên màn hình dới dạng hình ảnh.
Truyền hình hoạt động dựa trên đặc điểm cảm nhận ánh sáng của mắt ngời để truyền
đi các thông tin cần thiết. Cờng độ và thành phần phổ của tia sáng phản xạ sẽ phản ánh tính
chất phản xạ, xác định độ chói và màu của vật.
Hệ thống truyền hình thực hiện xử lý tín hiệu mang thông tin về độ chói và màu của
vật, sơ đồ hệ thống truyền hình đợc biểu hiện trên hình 1.1.
Hoạt động chức năng của hệ thống:
ống kính Camera chiếu ảnh của vật cần truyền lên Katot quang điện của bộ chuyển
đổi ảnh- tín hiệu. Bộ chuyển đổi này sẽ chuyển đổi ảnh quang thành tín hiệu điện (chuyển
đổi năng lợng ánh sáng thành năng lợng điện), tín hiệu điện đợc gọi là tín hiệu hình hay
video, đây là quá trình phân tích ảnh.
Tín hiệu video đợc khuếch đại, gia công và truyền đi theo kênh thông tin sang phía
thu. ở phía thu, tín hiệu video đợc khuếch đại lên mức cần thiết rồi đa đến bộ chuyển đổi tín
Bộ tách
sóng
Bộ khuếch
đại
ống thu hình
Bộ tạo
xung quét
Đồng bộ
Máy thu hình
Anten
Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình
Bộ
quang điện của phần tử biến đổi quang- điện) nhờ một hệ thống quang học, sau đó chúng
mới đợc chuyển thành tín hiệu hình.
ảnh vật đợc chia thành nhiều phần nhỏ, gọi là các điểm ảnh. Mỗi điểm ảnh có độ
chói trung bình và màu của nó. Số điểm ảnh càng lớn, tức là ảnh đợc chia ra càng nhỏ thì độ
chói và màu trên toàn tiết diện của mỗi điểm ảnh càng đồng nhất. Kích thớc của các điểm
ảnh càng nhỏ thì ảnh của vật càng sắc nét.
Độ chói và màu của các điểm ảnh tiếp tục đợc biến đổi thành tín hiệu điện (U). Nh
vậy tín hiệu hình phải là hàm của nhiều biến số:
),,,,,( tyxpLfU
=
(1.1)
Trong đó:
L- là độ chói của phần tử ảnh.
và
p
- bớc sóng và độ thuần khiết xác định màu của phần tử ảnh;
x và y- là các toạ độ xác định vị trí phần tử ảnh.
t- thời gian xác định vị trí lấy ảnh.
Hình ảnh quang học đợc hình thành nhờ quá trình quét theo chiều ngang từ trái qua
phải và theo chiều dọc từ trên xuống dới. Thông tin về độ chói của điểm ảnh trên một dòng
quét sẽ đợc chuyển đổi thành tín hiệu điện tơng ứng của dòng quét đó. Quá trình này liên
tiếp đợc lặp lại và thông tin về các ảnh liên tiếp đợc biến đổi thành dòng tín hiệu điện theo
thời gian trong khoảng thời gian quét hết một ảnh.
Trên hình vẽ (1.2) là sơ đồ quét một ảnh theo phơng pháp quét liên tục, lần lợt từng
dòng của một ảnh. Khi kết thúc việc phân tích hay tổng hợp một ảnh, tia điện tử quay nhanh
về mép trái dòng 1 của ảnh thứ 2.
2/
0
=
Trong đó: H- chiều cao của màn ảnh.
c. Số ảnh truyền trong một giây
Do sự lu ảnh của mắt, nếu ta truyền 24 ảnh/giây thì khi tái tạo lại hình ảnh ngời xem
sẽ có cảm giác ảnh là liên tục.
Số ảnh truyền: n = 24 ảnh/giây thì ảnh sẽ liên tục.
Điện ảnh truyền n = 49 ảnh/ giây.
Truyền hình thực hiện truyền n = 25 ảnh/giây.
Để tránh hiện tợng chớp sáng trong truyền hình ta sử dụng phơng pháp quét xen kẽ
1.2. Hình dạng tín hiệu hình và phổ tín hiệu
1.2.1. Hình dạng tín hiệu hình
Tín hiệu hình tổng hợp bao gồm tín hiệu hình ảnh (Video), xung xoá (Blank) và xung
đồng bộ (Sync).
Điểm ảnh
Điểm ảnh
Điểm
bắt
đầu
A
B
Z
Z
Hình 1.2: Phương pháp quét liên tục.
1
2
3
.
.
bị quét tiếp dòng sau, chiếm khoảng 16- 18% thời gian của một chu kỳ quét dòng.
b, Xung xoá màng và dòng
Xung xoá dòng: Có tác dụng tắt tia điện tử ở ống tia trong thời gian quét ngợc.
Xung xoá mành: Có tác dụng tắt tia điện tử của ống thu trong thời gian quét ngợc của
ảnh. Thời gian quét ngợc của ảnh thờng bằng 20- 30 chu kỳ quét dòng.
U
Mức trắng
Mức đen
Mức xung
tắt
Mức xung
đb
0
T
d
T
d
3T
d
2,5T
d
23-30T
d
Xung tắt mặt
t
Hìh 1.4: Tín hiệu hình
4
c. Xung đồng bộ
Xung đồng bộ đảm bảo hệ thống quét ở đầu thu hoàn toàn đồng bộ với hệ thống quét
ở đầu phát.
5
b. Các màu cơ bản và màu phụ.
Tổ hợp 3 màu đợc xem là 3 màu cơ bản khi chúng thoả mãn yêu cầu: Ba màu đó độc
lập tuyến tính, tức là trộn 2 màu bất kỳ trong 3 màu ở trong điều kiện bất kỳ, theo tỷ lệ bất
kỳ đều không tạo ra màu thứ 3.
Tổ chức CIE đã quy định 3 màu cơ bản sử dụng rộng rãi trong công nghiệp truyền
hình, gọi là hệ so màu R, G ,B:
- Màu đỏ, ký hiệu là R (Red) có bớc sóng
nm
R
700
=
.
- Màu lục, ký hiệu là G (green), có bớc sóng
nm
G
8,546=
.
- Màu lam, ký hiệu là B (blue), có bớc sóng
nm
B
8,435=
Mỗi màu cơ bản có một màu phụ tơng ứng mà khi trộn với màu cơ bản sẽ tạo ra màu
trắng.
1.3.2. Phơng pháp trộn màu
a. Phơng pháp trộn quang học.
Là sự tổng hợp màu khi có một số bức xạ màu khác nhau tác dụng đồng thời vào mắt
của màu sắc cơ bản của các bức xạ đợc trộn.
1.4. hệ thống và dạng tín hiệu truyền hình màu
1.4.1. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu
Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu:
Hoạt động của sơ đồ khối tổng quát:
Hình ảnh cần truyền qua camera truyền hình màu đợc biến đổi thành 3 tín hiệu màu
cơ bản là E
R
, E
G
, E
B
. Các tín hiệu màu cơ bản này đợc truyền qua các mạch hiệu chỉnh
gamma để bù méo gamma do ống thu ở bên thu gây lên (méo Gamma gây ra do tính phi
tuyến của đặc tuyến truyền đạt của các phần tử ống thu). Các tín hiệu đã bù méo
'''
,,
BGR
EEE
đợc đa vào mạch ma trận tạo tín hiệu chói
'
Y
E
và 2 tín hiệu mang màu
21
, SS
. Các tín hiệu
mang màu
21
gamma
Mạch
ma trận
Bộ điều
chế màu
Mạch
cộng
E
R
E
G
E
B
E
R
E
G
E
B
S
1
S
2
E
C
E
Y
ống
thu
Hình 1.7: Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền hình màu
7
Phía thu, tín hiệu E
M
nhận đợc sau tách sóng video đợc biến đổi thành các tín hiệu
màu cơ bản
'''
,,
BGR
EEE
. Quá trình biến đổi ngợc đó gọi là quá trình giải mã tín hiệu màu.
Qúa trình giải mã thực hiện trong phần tần số vi deo của máy thu hình màu. Tín hiệu
truyền hình màu tổng hợp E
M
nhận đợc sau tách sóng đợc lọc ra thành tín hiệu chói
'
Y
E
và
tín hiệu mang màu cao tần
C
E
. Sau bộ tách sóng màu, ta thu đợc tín hiệu mang màu
1
S
và
2
S
YE
Y
là điện áp hiệu chỉnh gamma tín hiệu chói của tín hiệu ảnh màu.
)();(),(
''''''
BEGERE
BGR
- là các điện áp hiệu chỉnh gamma độ chói ứng với các tín
hiệu đỏ, lục và lơ khi quét phần tử ảnh đã qua.
b. Tín hiệu số màu
Cần chọn tín hiệu mang màu để khi phát ảnh đen trắng thì tín hiệu mang màu triệt
tiêu, chỉ còn lại Y. Ngoài ra, tín hiệu mang màu không tăng biên độ khi tăng độ chói của
ảnh, nghĩa là tín hiệu mang màu không mang tin tức về độ chói. Các tín hiệu mang màu
truyền đi đợc là các tín hiệu hiệu màu R- Y, B- Y.
c. Tín hiệu video thành phần và tín hiệu tổng.
Hệ thống truyền hình cho phép sử dụng hai dạng tín hiệu để xử lý, lu trữ và truyền
phát chơng trình:
- Tín hiệu video thành phần gồm bộ 3 tín hiệu đợc xử lý riêng rẽ, yêu cầu sử dụng 3
kênh truyền tín hiệu. Có hai tập các tín hiệu video thành phần đợc sử dụng bao gồm:
1- Tín hiệu R, G, B: Là các tín hiệu cơ bản của truyền hình màu, mỗi một tín hiệu
biểu diễn cho một màu cơ bản.
2- Tín hiệu Y, R- Y và B- Y: Là tổ hợp của các giá trị tín hiệu màu cơ bản R, G, B.
- Tín hiệu video tổng hợp đợc sử dụng trong kênh truyền thông đại chúng. Đặc điểm
của nó là tất cả các thông tin về tín hiệu màu của cảnh vật đợc biểu diễn bằng một tín hiệu.
8
Video tổng hợp sẽ đợc xử lý, lu trữ và truyền dẫn dới dạng một tín hiệu duy nhất, yêu cầu
duy nhất một kênh truyền.
1.5. hệ truyền hình màu NTSC
1.5.1. Khái quát về hệ truyền hình màu NTSC
a, Khái quát
0
so với trục B- Y là mắt ngời phân tích kém
nhất và dải tần tơng ứng chỉ cần 0,5 MHz, còn ở các hớng khác dải tần đều xấp xỉ 1,5 MHz.
Cách chọn hệ trục toạ độ nh trên có thể giảm tối đa sự ảnh hởng của tín hiệu sắc vào tín hiệu
chói, đồng nghĩa với việc thu hẹp dải thông tín hiệu sắc .
b. Điều chế vuông góc
R-Y
B-Y
I
Q
30
0
O
Hình 1.8: Quan hệ giữa hệ trục I, Q và (R-Y), (G-Y)
O 1 2 3 3,58 4,2 Tần số (MHz)
9
Tín hiệu I đợc truyền với tần số 1,3 MHz và tín hiệu Q đợc truyền với tần số 0,5 MHz
và cùng đợc điều chế vuông góc với tần số sóng mang là:
2/)12(
Hsm
fnf
+=
Nhận xét: Nh vậy, tín hiệu màu của hệ thống NTSC là tín hiệu điều biên, điều pha có
tần số bằng tần số sóng mang phụ.
c. Sóng mang phụ
Cả hai tín hiệu I và Q đợc điều chế vuông góc với tần số sóng mang bằng:
)2/)(12(
HSC
fnf +=
(1.6)
z
f
f
H
v
94,59
2
==
Tần số sóng mang (sóng mang phụ) là:
MHzfnf
HSC
58,3)2/264,15734)(1286.2()2/)(12(
+=+=
d. Tín hiệu đồng bộ màu
Điều biên
cân bằng 1
Dịch pha
90
0
Điều biên
cân bằng 2
+
Tạo sóng
mang phụ
E
a
E
b
ợc truyền sang phía thu còn tín hiệu I bị nén một phần biên tần trên.
1.5.2. Mã hoá và giải mã NTSC
a. Bộ lập mã màu
Sơ đồ khối bộ lập mã màu có dạng là:
Biên độ
O 1 2 3 3,58 4,2 Tần số (MHz)
I Q
Hình 1.10: Phổ tần tín hiệu màu
Y
Ma
trận
R
G
B
C
1
Trễ1
Lọc TT Trễ2 ĐCCB1
Lọc TT ĐCCB2
C
2
C
3
Lọc TT
TSMP
Dịch pha
-57
0
Dịch pha
90
U
dbm
Hình 1.11: Sơ đồ khối lập mã màu ở hệ NTSC
11
Hoạt động chức năng:
Mạch ma trận hình thành tín hiệu chói
'
Y
và 2 tín hiệu màu
QI,
từ các tín hiệu màu
cơ bản
BGR ,,
.
Mạch lọc thông thấp (LTT) đối với tín hiệu I có tần số giới hạn trên là 1,3 MHz (ở
mức 2dB), còn đối với tín hiệu Q là 0,6 MHz (ở mức 6 dB).
Mạch tạo sóng mang phụ (TSMP) bằng thạch anh tạo ra dao động điều hoà có tần số
MHzf
SC
58,3
=
và góc pha là 190
0
(so với trục (B- Y)). Dao động này qua mạch dịch pha
-57
0
, đảm bảo cho sóng mang phụ đặt lên mạch điều biên cân bằng (ĐBCB1) có góc pha
123
0
cùng một lúc, phải có trễ 1 với thời gian
s
à
7,0
và trễ 2 với thời gian
s
à
7,0
.
Tại mạch cộng C
3
cộng tín hiệu chói (kể cả XĐBĐĐ và XTĐĐ) với tín hiệu màu và
tín hiệu đồng bộ màu. Tín hiệu màu đầy đủ U
Tong
nhận đợc ở lối ra C
3
qua mach lọc thông
thấp có dải thông
MHz2,40 ữ
truyền tới máy thu hình.
b. Bộ giải mã màu
Sơ đồ khối nh sau:
Nén
4,5MHz
KĐ ĐT1
LCD
3,58MHz
TSĐB
I
LTT
0
E
Y
KĐ
PC
2
E
1
-E
1
E
0
-E
0
KĐ
ra
KĐ
ra
KĐ
ra
-E
R
-E
G
-E
B
33
0
Hình 1.11 : Sơ đồ chức năng bộ giải mã màu hệ NTSC
12
PAL, các tín thành phần đợc truyền bao gồm: Tín hiệu chói Y, hai tín hiệu màu U và V,
trong đó:
''''
114,05879,0299,0 BGRY ++=
)(877,0
)(493,0
YRV
YBU
=
=
Việc đảo pha thành phần sóng mang phụ tín hiệu màu V của hệ PAL nhằm giảm ảnh
hởng của méo pha tín hiệu màu đến chất lợng hình ảnh màu đợc khôi phục.
Tần số mang màu hệ PAL:
24
)12()(
V
H
SC
f
f
nPALf
++=
với n = 567
f
H
= 15625 Hz
f
V
= 50Hz
Theo tính toán có:
1.6. Hệ thống truyền hình số và các đặc điểm
1.6.1. Hệ thống truyền hình số
Số hoá tín hiệu video trên thực tế là biến đổi tín hiệu video tơng tự (analog) sang
dạng số (digital).
So với tín hiệu tơng tự, tín hiệu số có nhiều u điểm trong quá trình xử lý tín hiệu và lu
trữ.
- Tín hiệu số ít nhạy cảm so với các dạng méo xảy ra trên đờng truyền.
Hình vẽ: Sơ đồ khối lập mã màu ở hệ PAL
Ma
trận
R
G
B
Trễ 0,4
Lọc TT
1,3 MHz
ĐC U +
+
0
0
/180
0
- 90
0
Tạo sóng mang
màu 4,43 MHz
Y
U
V
Lọc TT
Tín hiệu
TH số
14
- Có khả năng phát hiện lỗi và sửa sai.
- Có tính linh hoạt, đa dạng trong qua trình xử lý tín hiệu.
- Hiệu quả sử dụng dải thông cao, có khả năng truyền nhiều chơng trình trên cùng
một kênh RF.
- Tín hiệu số có tính phân cấp.
- Khả năng truyền tải nhiều dạng thông tin khác nhau.
- Tiết kiệm nhiều năng lợng, với cùng một công suất phát sóng, diện tích phủ sóng
rộng hơn truyền hình tơng tự.
- Khoá mã đơn giản.
- Dễ dàng thích nghi với các bớc phát triển tiếp theo sang truyển fhình độ phân giải
cao trong tơng lai.
- Thị trờng đa dạng, có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ cho khán giả.
- Chi phí khai thác thấp.
- Có khả năng hoà nhập vào xa lộ thông tin.
Nguyên lý cấu tạo của hệ thống và các thiết bị truyền hình số đợc đa ra nh hình vẽ
sau:
Hoạt động chức năng của hệ thống:
Đầu vào là tín hiệu truyền hình tơng tự, qua thiết bị mã hoá (biến đổi A/D), tín hiệu
hình sẽ đợc biến đổi thành tín hiệu truyền hình số. Tín hiệu truyền hình số đợc đa đến thiết
bị phát (gồm mã hoá kênh và biến đổi tín hiệu), sau đó qua kênh thông tin đa đến thiết bị thu
(gồm biến đổi tín hiệu và giải mã kênh).
Mã hoá kênh đảm bảo chống nhiễu cho tín hiệu trên kênh thông tin, các bộ biến đổi
tín hiệu là các thiết bị điều chế và giải điều chế.
Bộ giải mã tín hiệu truyền hình thực hiện biến đổi truyền hình số thành tín hiệu
truyền hình tơng tự. Hệ thống truyền hình số sẽ trực tiếp xác định cấu trúc mã hoá và giải
mã tín hiệu truyền hình.
nữa.
Công nghệ số hiện đại cho phép giảm độ rộng băng tần thông qua kỹ thuật nén số
liệu. Các kỹ thuật nén băng tần có thể cho tỷ lệ đạt 100:1 mặc dù việc nén có thể làm giảm
chất lợng hình ảnh và âm thanh. Các tính chất đặc biệt của hình ảnh nh tính lặp lại, khả năng
dự báo thông tin trong ảnh cũng làm tăng thêm khả năng giảm băng tần tín hiệu.
b. Tỷ số tín/tạp
Một trong các u điểm lớn của truyền hình số là khả năng chống nhiễu trong các khâu
truyền dẫn vầ ghi.
ở tín hiệu số, nhiễu là các bít lỗi, ví dụ xung on chuyển thành xung off, có thể đ-
ợc khắc phục bằng các mạch sửa lỗi. Nếu có quá nhiều lỗi, một biện pháp làm giảm ảnh h-
ởng của lỗi hay đợc sử dụng là quá trình che lỗi. Khi tỷ lệ bít lỗi BER lớn, các mạch sửa lỗi
và che lỗi mất tác dụng, ta không thể sử dụng dòng tin đợc nữa. Đây là điểm khác so với tín
hiệu tơng tự, ở tín hiệu tơng tự, khi có tỷ số tín/tạp ta vẫn có thể sử dụng đợc tin dù chất lợng
tín hiệu xấu đi nhiều.
c. Giá thành và độ phức tạp.
Các mạch số có độ phức tạp hơn nhiều so với các mạch tơng tự, giá thành ban đầu
cũng cao hơn. Tuy nhiên hiện nay, với sự phát triển của truyền thông số và công nghiệp máy
tính, các thiết bị truyền hình số hiện nay có giá rẻ hơn so với các thiết bị tơng tự.
d. Xử lý tín hiệu.
Tín hiệu số có thể đợc chuyển đổi và xử lý tốt các chức năng mà hệ thống tơng tự
không làm đợc hoặc gặp nhiều khó khăn nh: Sửa lỗi gốc thời gian, chuyển đổi tiêu chuẩn,
dựng hậu kỳ, giảm độ rộng băng tần
e. Khoảng cách giữa các trạm truyền hình đồng kênh.
Tín hiệu số cho phép các trạm truyền hình đồng kênh thực hiện ở một khoảng cách
gần nhau hơn nhiều so với hệ thống tơng tự mà không bị nhiễu. Một phần vì tín hiệu số ít
chịu ảnh hởng của nhiễu đồng kênh, một phần là do khả năng thay thế xung xoá và xung
đồng bộ bằng các từ mã- nơi mà các hệ tơng tự gây ra nhiễu nhiều nhất.
1.7. ảnh số và phơng pháp biến đổi tín hiệu video
1.7.1. ảnh số
a. Giới thiệu.
sang video số.
Biến đổi video tổng hợp có u điểm về dải tần song chúng có nhiều nhợc điểm là:
Hiện tợng can nhiễu chói màu, khó khăn trong việc xử lý, tạo kỹ xảo tín hiệu truyền hình.
b. Tín hiệu video số thành phần.
Tín hiệu video số thành phần là sự chuyển đổi từ tín hiệu video tơng tự thành phần
sang số.
T.hiệu hình
tổng hợp
Lọc thông
thấp
Lấy mẫu
Mã hoá
Lượng tử
Đồng bộ
Tín hiệu
tổng hợp số
Hình 1.13: Biến đổi A/D tín hiệu màu tổng hợp
Tín hiệu
vào
17
Ưu điểm: Biến đổi tín hiệu video thành phần cho dòng số có tốc độ bit cao hơn tín
hiệu số tổng hợp, xử lý dễ dàng các chức năng ghi, dựng, tạo kỹ xảo .., không chịu ảnh hởng
của can nhiễu chói.
Kỹ thuật truyền toàn bộ chuỗi số liệu video số thành phần nối tiếp trên một dây dẫn
duy nhất có nhiều u điểm:
Không bị nhiễu ký sinh, không méo, tỷ số tín/tạp cao.
Chuyển đổi tín hiệu đơn giản.
Có thể cài đợc tín hiệu Audio trong chuỗi số liệu video số. Chỉ cần một sợi cáp
cũng có thể truyền đợc của tín hiệu audio và video. Khâu thiết kế, lắp đặt và khai
thác thiết bị nhờ vậy đơn giản và thuận tiện hơn nhiều.
Lọc thông
thấp
Lấy mẫu
Mã hoá
Lượng tử
E
R
- E
Y
E
Y
E
B
- E
Y
E
B
- E
Y
E
R
- E
Y
E
Y
Tín hiệu
vào
18
Sai số đơn điệu thực chất cũng do tính phi tuyến của đờng đặc tính biến đổi gây ra,
làm cho độ dốc của đờng trung bình biến thiên không đơn điệu thậm chí có thể mất một vài
- Xung lấy mẫu đợc tạo ra từ tần số lấy mẫu
SD
f
(đồng bộ với tần số dòng). Thời
gian xung lấy mẫu bằng
)
1
(
20
1
sd
sdsd
f
TT
=
.
- Xung đồng hồ dùng để đồng bộ các khâu trong bộ ADC, đồng bộ với xung lấy
mẫu.
c, Mạch lấy mẫu
Mạch này có hai nhiệm vụ:
Tín hiệu
vào
Lọc thông
thấp
Lấy mẫu
Mã hoá
Lượng tử
Xung lấy mẫu
+ x.đồng hồ
Tín hiệu
X
Q
X
Z
AiAiAi
Di
== int
trong đó,
Ai
X
- tín hiệu tơng tự ở thời điểm i;
Di
Z
- tín hiệu số ở thời điểm i;
Q mức lợng tử;
Ai
X
- số d trong phép lợng tử hóa.
Int (Integer) phần nguyên.
Quá trình lợng tử hoá thực chất là quá trình làm tròn số, lợng tử hoá đợc thực hiện
theo nguyên tắc so sánh, tín hiệu cần chuyển đổi đợc so sánh với một loạt các đơn vị chuẩn
Q.
e, Mạch mã hoá
Trong mạch mã hoá, kết quả lợng tử hoá đợc sắp xếp lại theo một quy luật nhất định
phụ thuộc vào loại mã yêu cầu trên đầu ra bộ chuyển đổi.
Trong nhiều loại ADC, quá trình lợng tử hoá và mã hoá xảy ra đồng thời, lúc đó
không thể tách rời hai quá trình đó. Phép lợng tử hoá và mã hoá gọi chung là phép biến đổi
A/D
1.8.3. Các phơng pháp chuyển đổi tơng tự số (tham khảo).
SS
ữ
1
nh hình vẽ. Điện áp chuẩn U
ch
đợc đa đến đầu vào thứ hai qua thang điện
trở R, do đó điện áp đặt vào bộ so sánh lân cận khác nhau một lợng không đổi và giảm dần
từ
n
SS
ữ
1
. Đầu ra bộ so sánh có mức 1 nếu
chA
UU
và có mức 0 nếu
chA
UU
. Các
đầu ra nối với mạch Và, một đầu mạch Và nối với mạch tạo xung nhịp. Khi có xung
nhịp đa đến đầu vào Và thì các xung trên đầu ra bộ so sánh mới đa đến mạch nhớ FF (Flip
flop). Nh vậy, sau một khoảng thời gian bằng một chu kỳ xung nhịp thì có một tín hiệu đợc
biến đổi và đa đến đầu ra. Xung nhịp đảm bảo cho quá trình so sánh kết thúc mới đa tín hiệu
vào bộ nhớ. Bộ mã hoá biến đổi tín hiệu vào dới dạng số nhị phân.
Mạch chuyển đổi song song có tốc độ chuyển đổi nhanh nhng kết cấu phức tạp với số
linh kiện lớn. Vì vậy, phơng pháp này chỉ dùng trong các ADC yêu cầu số bit N nhỏ hơn và
tốc độ chuyển đổi cao.
b. Chuyển đổi AD nối tiếp dùng vòng hồi tiếp (tham khảo)
Sơ đồ khối của ADC làm việc theo phơng pháp này đợc biểu diễn trên hình vẽ sau:
SS
U
A
K
Đ
Lôgic Nhịp
Đếm
Đảo
DAC
U
D
-A
U
M
Hình 1.17: Sơ đồ khối ADC dùng vòng hồi tiếp.
+A
U
h
21
Điện áp tơng tự U
A
đợc so sánh với một giá trị ớc lợng U
M
.
Khi: U
A
> U
M
thì U
h
trong bớc tiếp theo. Quá trình này đợc lặp đi lặp lại cho đến khi
2
Q
U
h
<
. Lúc đó
0==+ AA
, mạch đếm giữ nguyên trạng thái và ta nhận đợc kết quả
chuyển đổi chính xác của U
A
ứng với N bit yêu cầu.
Trong phơng pháp này, giá trị ớc lợng U
M
tiệm cận đến U
A
nên nó còn đợc gọi là ph-
ơng pháp xấp xỉ.
So với phơng pháp song song đã xét, phơng pháp này có mạch đơn giản, các linh kiện
đợc sử dụng lặp lại nhiều lần. Tuy mạch làm việc với tốc độ không cao lắm nhng có độ
chính xác cao nên phơng pháp này đợc ứng dụng phổ biến và rộng rãi.
c. Chuyển đổi AD theo phơng pháp đếm đơn giản (tham khảo)
Sơ đồ khối đơn giản của ADC làm việc theo phơng pháp đếm đơn giản biểu diễn nh
sau:
Điện áp
A
U
đợc so sánh với điện áp chuẩn dạng răng ca
C
U
đợc đa đến một
mạch AND. Xung ra U
C
có độ rộng tỷ lệ với độ lớn của điện áp vào U
A
với giả thiết xung
chuẩn răng ca có độ dốc không đổi.
Tạo điện áp
răng cưa
U
C
S
S
1
+
-
S
S
2
+
-
U
A
Đếm
U
SS1
U
SS2
Tạo nhịp
1
(1.7)
Giửa sử tại
M
tt
=
thì
AC
UU
=
, ta có:
M
ch
A
t
RC
U
U =
do đó:
RC
U
U
t
ch
A
M
=
Bộ xung nhịp đếm đợc trong khoảng thời gian t
M
gọi là Z, ta có
-
R
U
ch
C
Hình 1.19: Sơ đồ nguyên lý mach tạo xung răng cưa
U
m
Mạch
logic
DAC
Lấy
mẫu
Lọc thông
thấp
>
Xung lấy
mẫu
Vi deo số
Vi deo tư
ơng tự
Hình 1.20: Sơ đồ khối mạch biến đổi tương tự- số (DAC)
t
TH quang
TH tương tự
(điện)
TH số
23
Mạch cơ bản của DAC gồm:
Mạch số (đa hài loại D) với nhiệm vụ tạo lại tín hiệu số đầu vào.
lớn hơn đi qua (N-2) khâu và dòng điện ứng với MSB đ ợc đa trực tiếp đến đầu vào bộ
U
M
t
Hình 1.21: Tín hiệu ra mạch chuyển đổi D- A.
I
0
2
0
I
0
2
I
0
2
N-2
I
0
2
N-1
U
ch
Tín hiệu
điều khiển
K
2R 2R 2R
I
0
I
dọc. Kết cấu này đảm bảo sự phân dòng cho
2
0
2
I
i
N
=
ở khâu cuối cùng cũng giống các
khâu trớc.
Nhợc điểm: Trong sơ đồ này, số điện trở phải dùng khá lớn, nếu phải chuyển đổi N
bit thì số điện trở phải dùng là 2(N-1) trong khi theo phơng pháp thang điện trở thì chỉ phải
dùng N điện trở mà thôi.
1.9. Camera truyền hình.
1.9.1. Giới thiệu
Chức năng của camera truyền hình là thu các hình ảnh của sự vật, nó quyết định chất
lợng và đặc tính tự nhiên của hình ảnh trong sản xuất video.
Sau đây ta xét sơ đồ khối của một camera truyền hình.
Bộ cảm biến ảnh là bộ phận quan trọng nhất của camera truyền hình, hầu nh tất của
các camera truyền hình đều sử dụng kỹ thuật ghép nối diện tích (CCD) làm bộ cảm biến, các
camera đợc giới thiệu là các camera số.
1.9.2. Thấu kính và các tham số của thấu kính (tóm tắt)
Thấu kính là một phần tử quang học dùng để hội tụ ảnh quang chiếu lên bề mặt nhạy
của của bộ cảm biến. Sau đây là các đặc tính của thấu kính:
a. Tiêu cự.
Tiêu cự là một điểm của thấu kính mà tại đó ảnh đợc hội tụ rõ nét, tiêu cự đợc xác
định theo công thức sau:
FSS
111
Hình 1.23: Sơ đồ khối camera truyền hình
1 2
n=1- Không khí
2
n
- Màng mỏng
2
n
- Thuỷ tinh
R
G
B
25
Copyright: Tài liệu đại học ©