Chương 6 CÁC TÙY CHỌN TRONG KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH 6. Đại cương Ảnh thật khi được hội tụ trên mặt bia của camera sẽ được đổi thành tín hiệu hình (video). Việc chuyển đổi sẽ được thực hiện từng điểm một. Số điểm tối đa trên một hình, số hình được truyền đi trong một giây là bao nhiêu và ở máy thu chuyển đổi ngược lại như thế nào để có được ảnh giống như ảnh thật thu được bởi camera? Đây là những thông số tùy chọn của hệ thống truyền hình.
Tùy chọn tỉ lệ khuôn hình Đầu tiên, vào năm 1935, khi bắt đầu có hệ thống truyền hình đen trắng, khuôn hình được chọn tỉ lệ 3-4-5. Trong đó 3 là chiều cao, 4 là chiều rộng và 5 là kích thước của đường chéo (theo định lý Pythagone). Như vậy, khi muốn nói kích thước của khuôn hình chỉ cần nói kích thước của đường chéo là đủ. Tỉ lệ khuôn hình 3-4-5 có nhược điểm là khi ngồi cách xa màn hình khoảng 5 lần chiều cao màn hình thì tầm nhìn của mắt có góc rộng khoảng 200 0 theo chiều rộng và 1200 theo chiều cao.
Khi xem tivi, mắt sẽ đồng thời thấy nhiều không gian dư thừa chung quanh, để thấy rõ hình trên màn ảnh phải tăng độ sáng màn ảnh cao hơn chung quanh nhiều lần và điều này làm cho mắt mau mỏi. Ở các hệ truyền hình mới và truyền hình độ nét cao (HDTV), tỉ lệ khuôn hình được đổi thành 16x9. Điều này giúp tận dụng trường quan sát của mắt theo chiều ngang, khoảng cách ngồi xa màn ảnh được thu ngắn lại khoảng 2 lần chiều cao. Như vậy, màn ảnh chiếm tỉ lệ cao hơn trong trường hợp của mắt nên độ sáng không cần cao hơn chung quanh mà mắt vẫn thấy rõ hơn và đỡ mỏi mắt hơn.
Tùy chọn số hình/giây – tần số quét dọc Việc chọn số hình/ giây nhằm mục đích mắt nhìn thấy hình cử động liên tục và tránh hiện tượng nhấp nháy (flicker) trên màn ảnh xuống mức có thể chấp nhận được. Hiện tượng flicker Khi truyền hết một đường từ trái sang phải sẽ có thời gian xóa hồi ngang, khi truyền xong một hình sẽ có thời gian xóa hồi dọc. Thời gian xóa hồi dọc chiếm khoảng 10% thời gian truyền hình, nếu tính cả thời gian xóa khoảng 25% thời gian truyền 113 hình. Khi truyền hình chỉ truyền từng điểm một (trong điện ảnh truyền từng hình và có khoảng 24 hình/giây), khi truyền đến điểm dưới cùng của màn hình thì các điểm đầu màn hình đã bị mờ.
Độ sáng trên màn hình tỉ lệ với mức điện áp DC cung cấp từ nguồn. Nguồn DC lấy từ lưới xoay chiều công nghiệp nên sẽ có dợn sóng theo tần số của lưới (50Hz hay 60Hz). Khi điện áp bị giảm do gợn sóng sẽ làm độ sáng của hình hơi bị tối đi. Tất cả các hiện tượng trên sẽ làm cho hình ảnh thu được có hiện tượng nhấp nháy (flicker).
Chọn tần số quét dọc Trong ba nguyên nhân trên, điện áp dợn sóng của nguồn là quan trọng nhất. Để giảm hiện tượng flicker, tần số quét dọc được chọn bằng tần số của lưới điện 50Hz (hay 60Hz). Khi điện áp dợn sóng giảm xuống cũng là lúc thời gian hồi dọc và không vó hình nên mắt không nhìn thấy được. Chọn cách quét liên tục hay quét xen kẽ Trong điện ảnh chỉ cần thiếu 24 hình/giây cũng đủ thấy ảnh cử động liên tục.
Nếu tần số quét dọc là 50Hz hay 60Hz mà quét liên tục từ trên xuống dưới thì mỗi giây phải truyền 50 hình hay 60 hình. Cách này làm hình có thể bị mờ vì thời gian trở lại điểm quét cũ dài. Chọn cách quét xen kẽ, mỗi lần quét chỉ quét được một bán ảnh (còn gọi là mành = field), quét bán ảnh lẻ trước, bán ảnh chẵn sau. Cách quét này làm ảnh không bị mờ và số ảnh quét trong mỗi giây chỉ là 25 hình hay 30 hình.
Số ảnh quét trong mỗi giây gọi là m. Chọn số dòng quét/hình – tần số quét ngang 6. Số dòng/hình và chất lượng kỹ thuật hình Chọn số dòng có trong một hình là định nghĩa về khả năng chất lượng kỹ thuật của mình. Số dòng/hình càng cao thì hình càng mịn và sắc nét.
Đông Âu và Liên Xô cũ dùng tiêu chuẩn theo OIRT quét 625 dòng/hình, 50 mành/giây (gọi tắt 625/50) cho hệ màu PAL và SECAM. Bắc Mỹ và Nhật dùng tiêu chuẩn FCC quét 525 dòng/hình, 60 mành/giây (525/60) cho hệ màu NTSC. Đến năm 1981, tổ chức CCIR quốc tế hóa các thông số của hai tiêu chuẩn quét này trong khuyến nghị CCIR 601 nên thường được gọi chung là Video 601. - OIRT: Organization International Radio Televison = Hiệp hội quốc tế Phát thanh Truyền hình.
- FCC: Federal Comunication Committee = Hiệp hội Viễn thông Liên bang Mỹ. - CCIR: Consultative Committee on International Radio = Hội Tư vấn 114 Sóng điện Quốc tế. - SECAM: Sequentiel Couleur A Memoire = Tuần tự màu có nhớ. - NTSC: National Television System Committee = Hội hệ thống truyền hình Quốc gia Mỹ.
- PAL: Phase Alternative Line = Pha thay đổi từng dòng. Ngày nay, người ta có tiêu chuẩn 1125 dòng/hình cho hệ HDTV của Nhật và 1225 dòng/hình cho hệ HDTV của châu Âu. Để mắt không còn nhận ra các dòng quét nữa thì phải ngồi xa màn hình một khoảng cách nhất định. Đối với hệ truyền hình tiêu chuẩn SDTV thì phải ngồi xa khoảng 5 lần chiều cao màn hình (tức là khoảng 3 lần đường chéo).
Đối với hệ truyền hình độ nét cao HDTV thì chỉ cần ngồi xa khoảng cách 2 lần chiều cao màn hình. Chọn tần số quét ngang Nếu hệ thống truyền hình khi phân tích ảnh có N hàng ngang, tần số quét ngang fH (quét dòng) và quét dọc fV (quét mành) quan hệ theo biểu thức: 1 𝑓𝐻 = 𝑁𝑓𝑉 ℎ𝑎𝑦 𝑓𝐻 = 𝑁.1) 2 Thí dụ: hệ PAL có N = 625 hàng, số ảnh truyền trong một giây là 50 bán ảnh thì: fv = 50Hz, fH = ½ *625*50 = 15625Hz.2) Hệ NTSC có N = 525 hàng, số ảnh truyền trong một giây là 60 bán ảnh thì: 1 fv = 60Hz, 𝑓𝐻 = ∗ 525 ∗ 60 = 15750𝐻𝑧. Chọn dải tần của video Theo cách tái lập hình tại đèn hình máy thu, hai điểm sáng tối sát nhau theo chiều ngang, tương ứng ½ chu kỳ sóng của video. Hình càng sắc nét đòi hỏi chu kỳ video càng ngắn tức tần số video càng cao.
Điều này đòi hỏi dải tần video càng rộng. Tính theo chiều dọc, hai điểm sáng tối sát nhau nhất chính là khoảng cách d của hai dòng quét. Tương tự, để có độ nét dọc và ngang như nhau, hai điểm sát nhau theo chiều ngang cũng có khoảng cách như hình 6-1. Tùy tỷ lệ của màn hình là 4x3 hay 16x9 sẽ xác định được thời gian của một dòng quét, từ đó tần số video cao nhất (hay dải tần video) được tính như sau: Gọi D là chiều ao màn hình, nếu có 625 hàng ngang (575 dòng hình) thì: d=D/575 => D=575.d Nếu có tỉ lệ 4x3 thì chiều ngang màn hình là: 4𝐷 4 = ∗ 575.
𝑑 3 3 Thời gian để quét một hàng ngang là 52𝜇𝑠 (một hàng ngang quét 64 𝜇𝑠 nhưng trừ 12 𝜇𝑠 xóa ngang). Ta có thể tính được tần số video max theo công thức: 1 1 𝑓𝑚𝑎𝑥 = = 𝑑 ≅ 7,5 𝑀𝐻𝑧 (6.4) 𝑇 2 Tính tương tự: Tiêu chuẩn 525 hàng và 60 mành/giây thì 𝑓𝑚𝑎𝑥 = 6,3 𝑀𝐻𝑧 Tiêu chuẩn 1125 hàng và 60 mành/giây thì 𝑓𝑚𝑎𝑥 = 39𝑀𝐻𝑧 Hình 6-1. Khoảng cách giữa hai điểm sát nhau là d = 1/2T 6. Chọn âm thanh hay chọn kênh sóng 6.
Chọn tần số FM cho âm thanh Khi truyền hình phải truyền cả âm thanh kèm theo. Để thuận tiện, âm thanh được điều tần rồi ghép chung vào tín hiệu video, truyền chung trên một đường. Sóng mang FM được chọn có tần số cao hơn và sát cạnh tần số cao nhất của video, do đó, sóng âm FM có thể nhập chung với video mà không bị lẫn lộn nhau. - Theo OIRT, dải tần video 0Hz đến 6MHz, sóng FM là 6,5MHz - Theo FCC, dải tần video 0Hz đến 4,2MHz, sóng FM là 4,5MHz.
- Theo CCIR, dải tần video 0Hz đến 5MHz, sóng FM là 5,5MHz. Chọn kênh sóng Tần số sóng FM sẽ quyết định độ rộng của mỗi kênh truyền hình theo từng tiêu chuẩn. Mỗi kênh sẽ có sóng mang cao tần để truyền tín hiệu video, tần số sóng mang của các kênh phải cách nhau một khoảng gọi là độ rộng kênh truyền hình. Độ rộng kênh truyền hình tùy thuộc theo tiêu chuẩn truyền hình sử dụng bởi các quốc gia khác nhau.
Thí dụ: - Kênh 9 OIRT có khoảng tần số từ 199,25 MHz đến 205,75MHz (rộng 6,5MHz). - Kênh 11 FCC có khoảng tần số từ 199,25 MHz đến 203,75MHz (rộng 4,5MHz). Chọn truyền hình đen trắng hay màu Đầu tiên chỉ có truyền hình đen trắng, chỉ cần một đầu đọc đổi hình ra tín hiệu 116 hình đen trắng (B&W video), phản ánh cường độ sáng của từng điểm trên cảnh. Đúng ra phải gọi là video thang xám (Grayscale Video) để phân biệt với B&W video trong đồ họa, chỉ có hai màu đen và trắng.
Tín hiệu này có điện áp là EY phản ánh biên độ trung bình của toàn phổ (toàn dải sóng ánh sáng). Để truyền hình màu, trước hết phải tách riêng ba thành phần ánh sáng đỏ R, ánh sáng xanh lá cây G và ánh sáng xanh lơ B có trong nguồn sáng. Ba tín hiệu này được ba đầu đọc riêng đổi thành ba loại video đỏ ER, video xanh lá cây EG và video xanh lơ EB. Việc tách màu có nghĩa là chia phổ ra làm ba quãng và ba điện áp ER, EG, EB chính là ba mức trung bình của ba quãng phổ riêng.
Chọn tín hiệu màu 6. Cảm giác màu sắc của mắt người Cảm sắc màu mắt người có được, nhờ ba nhóm tế bào thần kinh thị giác nằm trong hốc mắt, gọi là nhóm đỏ (Red), nhóm lá cây (Green) và nhóm lơ (Blue). Gọi nhóm R vì các tế bào thuộc nhóm này nhạy cảm nhất với ánh sáng đỏ. Tương tự, nhóm G nhạy cảm nhất với màu xanh lá cây, nhóm B nhạy cảm nhất với màu lơ.
Khi đem 3 nguồn sáng đỏ, xanh lá và lơ chiếu lên màn ảnh bằng vải trắng, vùng giao nhau giữa đỏ và xanh lá sẽ thấy màu vàng (Yellow), vùng giao nhau giữa màu xanh lá cây và màu lơ sẽ thấy màu lam (Cyan), vùng giao nhau giữa màu lơ và màu đỏ sẽ thấy màu tía (Magnenta). Tại vùng chính giữa, nơi cả 3 vòng màu giao nhau sẽ cho ra màu trắng. Vẫn tại vùng chính giữa, nếu thay đổi cường độ sáng của 3 màu với tỉ lệ khác nhau, mắt có thể cảm nhận được hầu hết các màu có trong thiên nhiên.