Đề tài Thiết bị chyển đổi Telecine FDL Quadra

hội tụ tối đa của phim S8 và 16mm cũng như phim negative 35mm Xoay núm theo chiều kim đồng hồ. Với các khối quang học như S8, 16mm, S 35 và ACA 35 thì còn có thể điều chỉnh hội tụ bằng mô tớ trên đĩa phim. Khối quang học của thiết bị chuyển đổi Telecine FDL Quadra có nhiệm vụ - Điều chỉnh các cỡ: việc điều chỉnh cỡ bằng số hóa giúp cho việc tái sản xuất mọi cỡ phim không bị méo và biến dạng. Phóng to thu nhỏ kích cỡ và thay đổi các mặt cắt hình ảnh liên tiếp đều có thể in truyền và gắn vào công việc điêu chỉnh kích cỡ tái sản xuất - Hiệu chỉnh màu: Các công việc hiệu chỉnh màu chính và phụ đều có thể thực hiện được bằng các phương tiện như bộ xử lý màu số hóa bên ngoài hoặc bản điều khiển tại chỗ gắn vào bộ xử lý Analog. - Giao diện video số hóa 4 x 4 với công suất lưu trữ số hóa phù hợp với EBU Tech 3268 – E hoặc các tiêu chuẩn CCIR 601 và CCIR 656. Ngoài các công suất 4 x 4 có các cống công suất số hóa 4 : 2 : 2 và Analog R G B hoặc Y/CR/CB được cung cấp qua bộ khuyếch đại bên ngoài 4 x 4 FOB7 từ BTS. ( 4 : 4 : 4 tiêu chuẩn truyền hình số chất lượng lý tưởng 4 : 2 : 2 tiêu chuẩn truyền hình số chất lương Studio 4 : 1 : 1 tiêu chuẩn truyền hình số chất lượng Trung bình 2: 1 : 1 tiêu chuẩn truyền hình số chất lượng thấp) G R 1. Ổ đèn ( có bộ đổi đèn tự động) 2. Thấu kính ngưng tụ 3. Bộ lọc khí nóng ( lọc Conito IR) 4. Thấu kính ngưng tụ( có bộ lọc khí nóng bổ xung) B 5. Bộ lọc Negative ( lọc Xian) 6. Bộ điều khiển ánh sáng ( đĩa mật độ màu xám) 7. Bộ lọc màu 8. Gương cong 11 9. Bộ ngưng tụ 10. Phim 11. Quang học định cỡ 12. Bộ tách sáng 10 6 9 1 2 3 4 7 5 8 Hình 28. Đường ánh sáng của thiết bị chuyển đổi TELECINE FDL Quadra Nguyên lý hoạt động: Ánh sáng từ ổ đèn đi qua thấu kính ngưng tụ 1 để ngưng tụ ánh sáng không cho ánh sáng phát tán ra ngoài thêm vào đó ánh sáng tiếp tục được đi qua bộ lọc khí nóng để loại bỏ những khí nóng làm ảnh hưởng đến ánh sáng: Hình 29: Hệ thống thấu kính trong thiết bị Telecine Ánh sáng tiếp tục được chuyển đến bộ lọc CIAN dành riêng cho phim Negative, vì phim Negative có lớp đề bằng vàng nên cần có bộ lọc CIAN để lọc bớt các tinh thể vàng trên lớp phim. Tiếp đó phim được chuyển qua đĩa mật độ màu xám để điều chỉnh lại màu sắc khi có độ chênh lệch quá cao giữa các màu như khuôn hình đang buổi sáng mà chuyển sang buổi tối. Bộ lọc màu có nhiệm vụ lọc ra các màu bị thiên không chuẩn và chỉnh sửa lại cho tương thích với màu quy định của máy. Ánh sáng tiếp tục được đưa qua bộ hội tụ và quang học định cỡ rồi chuyển qua bộ phận chuyển đổi quang điện. Hình 30: Một số chi tiết trong hệ thống ánh sáng trong thiết bị chuyển đổi Telecine FDL Quadra có thể được trang bị các khối quang học sau: Khối quang học S8mm Khối quang học 16mm (ISO 1223) Khối quang học 16mm Khối quang học 35mm ( ISO 1223) Khối quang học ACA 35mm Khối quang học S35mm (ISO 1223) Khối quang học Phim S35 Các bản gốc camera 35mm và các bản copy không có vùng rãnh Audio ACA 35mm Phim 35mm có vùng rãnh Audio COMPT 35mm Phim chuẩn 35mm để quét TV phù hợp với ISO 1223 S16 Tư liệu phim cao cấp 16mm Chuẩn phim 16mm để quét TV phù hợp với ISO 1223 S 8mm Tư liệu phim 8mm cao cấp, không quét audio cho TV phù hợp với Din 15852 Khối quang học S35 mm khuyến khích các cỡ ASPPECT của khối quang học 35mm và ACA 35mm. Khối quang học ACA 35mm khuyến khích các cỡ ASPPECT của khối quang học 35mm. Tương tự áp dụng cho khối quang học S 16mm và 16mm lựa chọn cỡ phim ASPPECT mong muốn theo danh mục chỉnh kích cỡ của bộ điều khiển Telecine bên ngoài hoặc trên bàn điều chỉnh kích cỡ riêng Mục đích của khối quang học khác nhau là tạo điều kiện để tiến hành công việc tốt nhất cho các khổ phim khác nhau. Khối Quang Học Khuôn khổ phim S 35mm Tư liệu phim camra Aperture (AC) ví dụ theo ANSI/SMPTE 59 – 1991 ( kiểu C) độ rộng quét tối đa: 25mm ACA 35mm Tư liệu phim Academy Camera Aperture (ACA) ví dụ theo ISP 2906 – 1984 ( kiểu A,B) đặc biệt ứng dụng cho hậu kỳ Độ rộng quét tối đa : 21,95mm 35mm Tư liệu phim Academy Camera Aperture (ACA) được quét trong phạm vi vùng ảnh ISO 1223 đặc biệt ứng dụng cho in truyền. Độ rộng quét tối đa: 20,12mm S 16mm Tư liệu phim Super 16mm độ rộng quét tối đa: 12,52mm 16mm Tư liệu phim 16mm được quét trong phạm vi hình ảnh ISO 1223 độ rộng quét tối đa: 9,35mm S8mm Tư liệu phim 8mm được quét trong phạm vi hình ảnh ISO 1223 độ rộng quét tối đa 5,20mm Ấn phím phim trên bảng chỉnh kích cỡ đồng thời giúp để mô phỏng các khối quang học nhỏ hơn, Nghĩa là khi các quang học Super 35mm được cài đặt vào bộ quét phim, phim ACA 35 cũng như phim 35mm được chạy theo lựa chọn sự thích hợp của phím. Cũng áp dụng như vậy đối với các quang học Super 16mm và 16mm. * Trị số INIT ( INIT VALUES) Đối với phim super và ACA 35mm, các mẫu INIT được cung cấp để quét cửa sổ camera tương ứng không có xóa ngang. Các khuôn mẫu INIT với phim 35mm, S16mm và S8mm tạo ra tái sản xuất TV tiêu chuẩn hóa không xóa tại vùng ảnh hoạt động trừ phi các phim 35mm/ 3 lỗ và S16.  Khối Quang Học Đục lỗ Tỷ lệ mặt TV FORMAT INIT S 35mm 4 lỗ 4 : 3 - Độ mở Camera 4 : 3 - Độ rộng: Do tỷ lệ mặt TV quy định - Độ cao: ANSI/ SMPTE 59 – 1991( kiểuC) 3 lỗ 4 : 3 - Độ mở Camera 4 : 3 - Độ rộng, độ cao: Cửa sổ Camera Panavision ( 1987) 4 lỗ 16 : 9 - Độ mở Camera 16 : 9 - Độ rộng: giống hệt như S35mm/ 4 lỗ / 4: 3 - Độ cao: do tỷ lệ mặt TV quy định 3 lỗ 16 : 9 - Độ mở Camera 16 : 9 - Độ rộng: Do tỷ lên mặt TV quy định - Độ cao: Cửa sổ Camera Panavision ( 1987) ACA 35mm 4 lỗ 4: 3 - Độ mở camera academy 4 : 3 - Độ rộng: ISO 2906 ANSI/SMPTE59 ( kiểu A) 3 lỗ 4 : 3 - Độ mở Camera academy 4 : 3 - Độ rộng, độ cao: Theo đề xuất của SMPTE 1987 4 lỗ 16 : 9 - Độ mở Camera 16 : 9 - Độ rộng: ISO 2906 ANSI/SMPTE59 ( kiểu A) 3 lỗ 16 : 9 - Độ mở camera academy 16 : 9 - Độ rộng: ISO 2906 ANSI/SMPTE59 ( kiểu A) 35mm 4 lỗ 4 : 3 - Tái sản xuất TV 4 : 3 - Độ rộng, độ cao: ISO 1223 3 lỗ 4 : 3 - Tái sản xuất TV 4 : 3 - Độ rộng: giống hệt 35mm/4 lỗ/ 4 : 3 - Độ cao: Theo đề xuất của Panavision( 1987) để chiếu 1.66 : 1 4 lỗ 16 : 9 - Tái sản xuất TV 16 : 9 - Độ rộng: ISO 1223 - Độ cao: Theo quy định của tỷ lệ mặt TV 3 lỗ - Tái sản xuất TV 16 : 9 - Độ rộng: ISO 1223 - Độ cao: Theo quy định của tỷ lệ mặt TV - Tái sản xuất TV S 16mm 1 lỗ 4 : 3 - Tái sản xuất TV 4 : 3 - Độ rộng: ISO 1223 – độ cao nhân lên 1,66 - Độ cao: ISO 1223 1 lỗ 16 : 9 - Tái sản xuất TV 16 : 9 - Độ rộng: ISO 1223 – độ cao nhân lên 1,66 - Độ cao: Theo quy định của tỷ lệ mặt TV 16mm 1 lỗ 4 : 3 - Tái sản xuất TV 4 : 3 - Độ rộng, độ cao: ISO 1223 1 lỗ 16 : 9 - Tái sản xuất TV 16 : 9 - Độ rộng: ISO 1223 - Độ cao: Theo quy định của tỷ lệ mặt TV S 8mm 1 lỗ 4 : 3 - Tái sản xuất TV 4 : 3 - Độ rộng, độ cao: ISO 1223 1 lỗ 16 : 9 - Tái sản xuất TV 16 : 9 - Độ rộng: ISO 1223 - Độ cao: Theo quy định của tỷ lệ mặt TV * Các Format quét cố định khác: Khối Quang Học Đục lỗ Tỷ lệ mặt TV FORMAT CỐ ĐỊNH S 35mm 4 lỗ 4: 3 và 16 : 9 1.85….2.35 là các format đề ra bời ARRI, đồng thời với các format tái snar xuất PanScan thích hợp. Cine cho thấy cửa sổ ảnh camera tuân thủ ISO 1906 - 1987 3 lỗ 4: 3 và 16 : 9 1.85 ….2.35 là các format chiếu tương ứng trên phim 3 lỗ ACA 35mm 4: 3 và 16 : 9 CINE 2.35 có độ cao chiếu tuân theo ISO 2907 và độ rộng theo tỷ lệ mặt 2,35 : 1. Các format PanScan phù hợp cũng có thể được chọn như format 1.85 : 1 tuân thủ DIM 15546 4: 3 và 16 : 9 ASPECT 1.66/REPRO 1.33 là format tai sản xuất PanScan thích hợp cho cửa sổ camera đề ra bởi SMPTE 1987 1.85 là vùng chiếu đểa bởi Panavision 1987 cùng với format tái sản xuất PanScan thích hợp. 35mm 4: 3 1.66…..1.85 có độ cao chiếu tuân theo ISO 1907 – 1984 và độ rộng của chúng giới hạn bởi ISO 1223 CINE 2.21 có độ cao chiếu của ISO 2907 và độ rộng ISO 1223 Các format PanScan phù hợp được chọn như format CINE 1.85 tuân theo DIN 15546 4: 3 và 16 : 9 1.66… 1.85 có độ cao chiếu đề ra bởi Panavision và đô rộng của chúng giới hạn bởi ISO 1223 S 16mm 4: 3 ASPECT 1.66/REPRO 1.33 đáp ứng ÍO 1223 cửa sổ quét xho 16mm và có mục đích như của sổ PanScan dành cho cửa sổ chiếu 1.66 : 1 4: 3 và 16 : 9 1.85 dựa trên cơ sở độ rộng chiếu của INIT. Một format PanScan phù hợp có sẵn. II.III. Hệ thống cơ khí vận chuyển phim của thiết bị chuyển đổi Telecine FDL Quadra Hệ thống cơ khí vận chuyển phim của thiết bị chuyển đổi Telecine FDL Quadra có nhiệm vụ chính là kéo phim chuyển động liên tục và đảm bảo ổn định trong quá trinh in chuyển từ phim nhựa sang bản điện từ. Hệ thống cơ khí vận chuyển phim gồm 2 khối chính đó là khối căng phim và thả phim và khối kéo phim chuyển động liên tục. Hình 31: Sơ đồ hệ thống cơ khí vận chuyển phim của thiết bị chuyển đổi FDL Quadra Trên sơ đồ hình 30 gồm có: (1), ( 2): bánh xe quấn và thả phim (3): Hệ thống điều khiển bánh xe quấn và thả phim trong quá trình căng phim (4), (5) : Các tay đòn cảm ứng mỗi đầu có con lăn căng phim (6): Hệ thống điều khiển chính Servo (7): Con lăn (8): Động cơ kéo phim và điều chỉnh tốc độ phim khi phim chuyển động liên tục. (9): Bánh xe chuyển động giữ phim Khi đã lắp phim vào máy và bật công tắc hoạt động thì lập tức các bánh xe quấn phim 1 và 2 sẽ được hệ thống 3 điều khiển khiến phim căng dần, thêm vào đó các tay đòn cảm ứng 4 và 5 sẽ tiếp tục chuyển động để căng phim đến một vị trí cố định. Khi phim đã căng đều thì hệ thống điều khiển chính Servo sẽ tác động vào con lăn kéo phim 7 để kéo phim chuyển động theo hướng quy định. Bánh răng 9 có nhiệm vụ ổn định phim khí phim đang chạy kô bị lệch ra khỏi đường phim. Trên phần đầu con lăn kéo phim 7 sẽ có một thiết bị đo từ thiết bị đó sẽ đo được tốc độ của phim và truyền đến hệ thống điều khiển Servo để điều chỉnh đảm bảo cho phim họa động một cách ổn định nhất Tay đòn 5 có nhiệm vụ vô cùng quan trọng nó đảm bảo cho phim căng đều và hoạt động ổn định nhất vì sau tay đòn có một cảm biến có thể thông báo cho bộ điều khiển hệ thống servo biết được tình hình độ căng của phim để có sự điều chỉnh kịp thời. tay đòn 5 có một lo xo và khi căng phim đến một vị trí xác định nó sẽ dao động xung quanh vị trí đó. Ví dụ như nếu phim căng quá thì tay đòn sẽ bị chuyển dịch lên phía trên khi đó nó sẽ kích hoạt bộ cảm biến đằng sau báo hiệu cho bộ điều khiển động cơ Secvor để giảm cường độ thả của động cơ thả 2 khiến tay đòn 5 trờ về vị chí ổn định. Cũng dùng hệ thống như vậy với tay đòn 4 nhờ vậy mà phim luôn chay được với vận tốc ổn định và an toàn nhất. Hình 32 Hình 33 Hình 31- 32: Chi tiết con lăn kéo phim trong thiết bị chuyển đổi Telecine FDL Quadra (1): Chốt đỡ (2): Trục xoay của động cơ bánh xe (3): Chân của mảng điều khiển (4):Chốt của đĩa điều khiển (5): vít hỗ trợ Để hiểu thêm và sâu về hệ thống cơ khí trong thiết bị chuyển đổi FDL Quadra ta sẽ tìm hiểu về động cơ Servo đang được sử dụng rộng rãi trong các máy bay, ôtô và robot Động cơ Servo Động cơ DC và động cơ bước vốn là những hệ hồi tiếp vòng hở - ta cấp điện để động cơ quay nhưng chúng quay bao nhiêu thì ta không biết, kể cả đối với động cơ bước là động cơ quay một góc xác định tùy vào số xung nhận được. Việc thiết lập một hệ thống điều khiển để xác định những gì ngăn cản chuyển động quay của động cơ hoặc làm động cơ không quay cũng không dễ dàng. Mặt khác, động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này. Nếu có bầt kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác. Động cơ servo có nhiều kiểu dáng và kích thước, được sử dụng trong nhiếu máy khác nhau, từ máy tiện điều khiển bằng máy tính cho đến các mô hình máy bay và xe hơi. Ứng dụng mới nhất của động cơ servo là trong các robot, cùng loại với các động cơ dùng trong mô hình máy bay và xe hơi. Các động cơ servo điều khiển bằng liên lạc vô tuyến được gọi là động cơ servo R/C (radiocontrolled). Trong thực tế, bản thân động cơ servo không phải được điều khiển bằng vô tuyến, nó chỉ nối với máy thu vô tuyến trên máy bay hay xe hơi. Động cơ servo nhận tín hiệu từ máy thu này. Như vậy có nghĩa là ta không cần phải điều khiển robot bằng tín hiệu vô tuyến bằng cách sử dụng một động cơ servo, trừ khi ta muốn thế. Ta có thể điều khiển động cơ servo bằng máy tính, một bộ vi xử lý hay thậm chí một mạch điện tử đơn giản dùng IC 555. Ta sẽ tìm hiểu động cơ servo R/C là gì, sử dụng chúng trong robot như thế nào. Mặc dù còn có nhiều loại động cơ servo khác nhưng động cơ servo R/C được sử dụng nhiều nhất. Để đơn giản ta gọi động cơ servo R/C là servo. Hoạt động của servo 1. Motor 2. Electronics Board 3. Positive Power Wire (Red) 4. Signal Wire (Yellow or White) 5. Negative or Ground Wire (Black) 6. Potentiometer 7. Output Shaft/Gear 8. Servo Attachment Horn/Wheel/Arm 9. Servo Case 10. Integrated Control Chip Hình A: một động cơ servo R/C kích thước chuẩn điển hình dùng trong mô hình máy bay và xe đua. Ngoài ra còn có nhiều loại kích thước thông dụng khác. Hình B: Bên trong của một động cơ servo R/C. Servo bao gồm một động cơ, một chuỗi các bánh răng giảm tốc, một mạch điều khiển và một vôn kế Động cơ và vôn kế nối với mạch điều khiển tạo thành mạch hồi tiếp vòng kín. Cả mạch điều khiển và động cơ đều được cấp nguồn DC (thường từ 4.8 – 7.2 V). Để quay động cơ, tín hiệu số được gới tới mạch điều khiển. Tín hiệu này khởi động động cơ, thông qua chuỗi bánh răng, nối với vôn kế. Vị trí của trục vôn kế cho biết vị trí trục ra của servo. Khi vôn kế đạt được vị trí mong muốn, mạch điều khiển sẽ tắt động cơ. Như ta dự đoán, động cơ servo được thiết kế để quay có giới hạn chứ không phải quay liên tục như động cơ DC hay động cơ bước. Mặc dù ta có thể chỉnh động cơ servo R/C quay liên tục (sẽ trình bày sau) nhưng công dụng chính của động cơ servo là đạt được góc quay chính xác trong khoảng từ 90o – 180o. Việc điều khiển này có thể ứng dụng để lái robot, di chuyển các tay máy lên xuống, quay một cảm biến để quét khắp phòng… Servo và điều biến độ rộng xung Trục của động cơ servo R/C được định vị nhờ vào kỹ thuật gọi là đi62u biến độ rộng xung (PWM). Trong hệ thống này, servo là đáp ứng của một dãy các xung số ổn định. Cụ thể hơn, mạch điều khiển là đáp ứng của một tín hiệu số có các xung biến đổi từ 1 – 2 ms. Các xung này được gởi đi 50 lần/giây. Chú ý rằng không phải số xung trong một giây điều khiển servo mà là chiều dài của các xung. Servo đòi hỏi khoảng 30 – 60 xung/giây. Nếu số này qua thấp, độ chính xác và công suất để duy trì servo sẽ giảm. Với độ dài xung 1 ms, servo được điều khiển quay theo một chiều (giả sử là chiều kim đồng hồ như Hình C.) Hình C: Điều khiển vị trí của trục ra của động cơ bằng cách điều chế độ rộng xung Với độ dài xung xung 2 ms, servo quay theo chiều ngược lại. Kỹ thuật này còn được gọi la tỉ lệ số - chuyển động của servo tỉ lệ với tín hiệu số điều khiển. Công suất cung cấp cho động cơ bên trong servo cũng tỉ lệ với độ lệch giữa vị trí hiện tại của trục ra với vị trí nó cần đến. Nếu servo ở gần vị trí đích, động cơ được truyền động với tốc độ thấp. Điều này đảm bảo rằng động cơ không vượt quá điểm định đến. Nhưng nếu servo ở xa vị trí đích nó sẽ được truyền động với vận tốc tối đa để đến đích càng nhanh càng tốt. Khi trục ra đến vị trí mong muốn, động cơ giảm tốc. Quá trình tưởng chừng như phức tạp này diễn ra trong khoảng thời gian rất ngắn - một servo trung bình có thể quay 60o trong vòng ¼ - ½ giây. Vì độ dài xung có thể thay đổi tùy theo hãng chế tạo nên ta phải chọn servo và máy thu vô tuyến thuộc cùng một hãng để đảm bảo sự tương thích. Đối với robot, ta phải làm một vài thí nghiệm để xác định độ dài xung tối ưu. Vai trò của Vôn kế Vôn kế trong servo giữ vai trò chính trong việc cho phép định vị trí của trục ra. Vôn kế được gắn vào trục ra (trong một vài servo, Vôn kế chính là trục ra). Bằng cách này, vị trí của Vôn kế phản ánh chính xác vị trí trục ra của servo. Ta đã biết Vôn kế hoạt động nhờ cung cấp một điện áp biến thiên cho mạch điều khiển, như Khi cần chạy bên trong Vôn kế chuyển động, điện thế sẽ thay đổi. Mạch điều khiển trong servo so sánh điện thế này với độ dài các xung số đưa vào và phát “tín hiệu sai số” nếu điện thế không đúng. Tín hiệu sai số này tỉ lệ với độ lệch giữa vị trí của Vôn kế và độ dài của tín hiệu vào. Mạch điều khiển sẽ kết hợp tín hiệu sai số này để quay động cơ. Khi điện thế của Vôn kế và độ dài các xung số bằng nhau, tín hiệu sai số được loại bỏ và động cơ ngừng. Các giới hạn quay Các servo khác nhau ở góc quay được với cùng tín hiệu 1 – 2 ms (hoặc bất kỳ) được cung cấp. Các servo chuẩn được thiết kế để quay tới và lui từ 90o – 180o khi được cung cấp toàn bộ chiều dài xung. Phần lớn servo có thể quay được 180o hay gần 180o. Nếu ta cố điều khiển servo vượt quá những giới hạn cơ học của nó , trục ra của động cơ sẽ đụng vật cản bên trong, dẫn đến các bánh răng bị mài mòn hay bị rơ. Hiện tượng này kéo dài hơn vài giây sẽ làm bánh răng của động cơ bị phá hủy. Hình D: Vôn kế thường được dùng như một cầu chia áp. Khi Vôn kế quay, cần chạy di chuyển dọc theo chiếu dài thanh điện trở. Tín hiệu ra của Vôn kế là một điện thế biến thiên từ 0 -? V II.IV. Chuyển đổi tín hiệu từ quang sang điện, cảm biến CCD. 1. Chuyển đổi tín hiệu từ quang sang điện Máy TELECINE biến đổi tín hiệu quang ( tín hiệu hình ảnh của bản phim nhựa) thành tín hiệu điện, dự trữ tất cả các hình ảnh phim quang học đó dưới dạng hình ảnh của một bản phim điện tử. Nguyên lý cấu tạo của máy TELECINE là dựa trên nguyên lý của máy chiếu phim nhựa cộng với máy phim camera. Phim chay liên tục qua cửa hình của khối quang học định cỡ 16 mm hoặc 35 mm tương ứng với từng loại phim. Sau đó nhờ camera 16 mm hoặc camera 35mm trong máy có nhiệm vụ thu nhận lại toàn bộ những tín hiệu quang học đó khi nó được chiếu và tế bào cảm quang và biến đổi thành tín hiệu điện tử. Tín hiệu điện tử đó sẽ trở thành ban phim điện tử gốc. Tại các thiết bị xử lý trong máy thì bản phim điện tử này sẽ được hiệu chỉnh lại toàn bộ màu sắc, có thể khắc phục xước, sát, thực hiện nội suy hình để đưa ra các chuẩn video tương ứng với các hệ truyền hình. 2.Cảm biến CCD * Sự ra đời: Năm 1966, giáo sư Charles K. Kao đã khám phá cách thức truyền dẫn ánh sáng qua sợi cáp quang. Với một sợi thuần thủy tinh, tín hiệu ánh sáng có thể được truyền dẫn với khoảng cách hơn 100 km so với khoảng cách thông dụng 20 mét những năm 1960. Nhiệt huyết của ông đã tạo cảm hứng cho các nhà nghiên cứu khác tiếp tục phát triển tiềm năng của sợi quang. Sợi quang siêu thuần chất đầu tiên đã được chế tạo thành công chỉ 4 năm sau đó, năm 1970. Ứng dụng sợi quang đã tạo nên nền tảng cho truyền thông băng thông rộng toàn cầu như Internet ngày nay. Ánh sáng được truyền dẫn trong những sợi quang nhỏ, mang cả tín hiệu thoại, dữ liệu theo tất cả các chiều. Nhờ đó mà chữ, hình ảnh, nhạc, phim… có thể truyền tải tới khắp mọi nơi trên thế giới trong thời gian chỉ tính bằng giây. Hình 34:Hai nhà vật lý Willard S. Boyle và George E. Smith Hai nhà vật lý Willard S. Boyle và George E. Smith năm 1969 đã phát minh ra CCD (charge-coupled device), công nghệ hình ảnh sử dụng cảm biến số đầu tiên. Công nghệ CCD khai thác hiệu ứng điện quang theo lý thuyết của Albert Einstein (cũng đoạt giải Noble Vật lý năm 1921). Theo lý thuyết, hiệu ứng này, ánh sáng có thể được chuyển thành tín hiệu điện. Vấn đề khi thiết kế một cảm biến hình ảnh là việc thu thập và đọc các tín hiệu này sau đó chuyển thành số lượng các điểm ảnh của một hình ảnh trong một khoảng thời gian rất ngắn. Hai nhà vật lý đồng sáng chế cảm biến hình ảnh CCD đã được vinh danh và chia sẻ giải Nobel Vật lý năm 2009. Vinh danh những bậc thầy về ánh sáng, Hội đồng khoa học hoàng gia Thụy Điển đã quyết định trao giải Nobel Vật lý 2009 với một nửa thuộc về giáo sư gốc Hoa Charles K. Kao, Phòng thí nghiệm viễn thông Standard, Harlow, Anh, về thành tựu đột phá liên quan đến truyền dẫn ánh sáng qua sợi quang và một nửa thuộc về hai nhà khoa học Mỹ Willard S. Boyle và George E. Smith cho sáng chế về mạch bán dẫn hình ảnh – cảm biến CCD. Trong thông cáo của mình, Hội đồng cho biết hai thành tự khoa học này đã giúp hình thành nên nền tảng cơ bản cho các mạng xã hội ngày nay. Họ đã tạo ra những bước đột phá trong ứng dụng công nghệ thực tiễn và mang lại ý tưởng cho những công cụ mới phục vụ cho nghiên cứu khoa học. Hình 35: Cảm biến hình ảnh CCD CCD được coi là trái tim của máy ảnh số. Việc sáng chế ra thiết bị này đã tạo nên một cuộc cách cách mạng trong nhiếp ảnh, khi mà ánh sáng đã có thể điện tử hóa trên cảm biến thay vì quá trình hóa học trên phim. Dạng ảnh số hóa này cho phép quá trình xử lý và phân phối hình ảnh trở nên thuận tiện và dễ dàng hơn. Bên cạnh đó, công nghệ CCD cũng đã được sử dụng trong rất nhiều ứng dụng y học như công nghệ nội soi trong chẩn đoán và vi phẫu. * Công dụng và cấu tạo của cảm biến CCD Cảm biến CCD là kết quả của sự chuyển tiếp công nghệ và được tạo ra theo phương pháp công nghiệp sau những lỗ lực nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, cảm biến CCD là bộ phận kỳ diệu đầu tiên đã thay thế cho đèn ghi hình và các biến thể của nó. Nhỏ và nhẹ, ít có những chi tiết hào nhoáng, có đủ độ nhạy để trong nhiều trường hợp, thoát ra khỏi những máy chiếu mạnh, cảm biến CCD đã làn thay đổi sâu sắc kỹ thuật quay ác hình ảnh video chuyển động và cho phép chế tạo các máy Telecine kỹ thuật số chuyên dụng. Nó cũng được dùng trong nhiều thiết bị nghiên cứu khoa học, điện ảnh và nhất là nghiên cứu vũ trụ vì các tính năng ưu việt của nó. CCD là mạch tổ hợp các detector quang. CCD ( chanrge – Coupled Devices ( các cấu liên kết tĩnh điện). Kỹ thuật CCD được sử dụng trong các ống thu hình màu, các senser quang học đọc các văn bản trên máy FAX….. Tổ hợp ác detector dùng trong thu hình màu được thực hiện trên vật liệu silic. Tùy theo ứng dụng mà các detector được tổ hợp trên cùng một hàng hay trên cùng một mặt phẳng. Tổ hợp trên cùng một khoảng cách giữa các sensor từ 10 đến 15µm thì cần từ vài trăm đến vài nghìn detector( mạch tổ hợp LSI). Đối với mạch tổ hợp trên cùng một mặt phẳng, các detector được sắp xếp theo một ma trận. Để có một hình ảnh rõ cho máy video, độ rộng và băng tần 3MHz, người ta cần từ 200.000 đến 250.000 dectector. Đó là mạch tổ hợp loại VLSI và kỹ thuật Si – MOS được chọn. Theo công nghệ này, mỗi detector có thể là một N+ - P điốt plana hoặc một tụ điện loại MOS Chất dẫn điện Hình 36: Cấu trúc của các CCD từ các tụ điện MOS Một CCD thực chất là một bộ dịch chuyển tín hiệu. Tích chất của nó được xác định bởi cách thức tín hiêu từ các detector được dịch chuyển ra ngoài như thế nào để ta có tín hiệu video ở đầu ra. Bộ dịch chuyển có thể hoạt động theo phương pháp analog hoặc digital. Ta xét về hoạt động của một CCD cấu tạo tư các tụ điện MOS nằm kề bên nhau Các tụ điện có thể thu, tích trữ và tùy theo điện áp thích ứng có thể dịch chuyển các điện tích từ tụ điện này sang tụ điện khác. Khi thu hình, trong thời gian tích phân, các điện tích được sinh ra do việc hấp thụ ánh sáng và khi đọc, các điện tích này được đẩy ra theo xung đồng bộ để ta có một tín hiệu video ở đầu ra ( xem hình ). Ngay sau khi đặt một điên thế thích hợp lên điện cực kế tiếp để có hố điện thế sâu hơn, các điện tích được đẩy vào hố đó. Mỗi điện cực thứ 3 có điện thế giống nhau. Với điện thế -V1 > - V2 > - V3 thì các điện tích sẽ dịch chuyển về phía bên phải theo cách thức của CCD loại 3 pha. Cho ống thu màu cần 3 chíp CCD cho 3 màu lam đỏ, xanh lá cây và xanh da trời. Trên thực tế, các ống thu hình màu được chế tạo chỉ có 1 chíp với 1 bộ lọc để sắp xếp sao cho kênh xanh lá cây có số điểm gấp 2 lần số điểm màu đỏ và xanh da trời vì mắt người nhạy cảm với xanh lá cây tốt nhât. Để thi hình màu cần có khoảng 400 điểm hình cho một hàng sẽ cho ta một ảnh màu tốt.Ví dụ như đối với ống thu hình màu dùng chíp theo tiêu chuẩn NTSC cần khoảng 484x400 đơn vị detector, còn của PAL cần tới 580x400 đơn vị detector. Hình 37: Hoạt động của một CCD với -V1 > - V2 > - V3 Tùy theo sự sắp xếp giữa phần detector và phần nhớ mà ta có các loại CCD khác nhau như IT ( Interline Transfer); FT( Frame Transfer): XY ( cấu trúc với bộ dịch chuyển digital) Cảm biến quang học với CCD Trong vật liệu bán dẫn các photon tới tạo ra các điện tích tự do ( khi năng lượng của các photon vượt quá một ngưỡng nào đó). Như vậy một thiết bị chuyển điện tích được đưa ra trước ánh sáng sẽ lưu trữ các phần tử tải điện thứ yếu được tạo ra như vậy trong các vùng bẫy của nó. Tùy theo cấu hình học của các dòng CCD và các linh kiện phụ trợ tích hợp trong mạch, ta nhận được các kiểu bộ phận cảm quang khác nhau để ứng dụng trong công nghiệp hình ảnh Cảm biến truyền điện tích các ma trận CCC Giải pháp thực tiễn đối với cảm biến thu nhận ảnh hai chiều là tạo ra các hình ảnh trên một bề mặt nhạy cảm phẳng. Sự sắp xếp quen thuộc của bộ phận nhạy ánh sáng là sắp xếp thành ma trận với các dòng và các cột tạo lên “ tấm thảm” gồm các tế bào. Có nhiều kiểu kết hợp khác nhau, trong đó các dòng CCD phụ trợ được xếp đặt để thu gom các điện tích phát sinh bởi ma trận cảm quang và tạo nên tín hiệu Video theo sự chênh lệch của các điện tích này. Các dạng cảm biến hình ảnh dùng CCD, dạng thanh kẹp và dạng ma trận. Nguyên lý hoàn thiện nhất là nguyên lý chuyển theo các mành. Đó là sử dụng ma trận thứ hai, không cảm quang, có nhiệm vụ lưu trữ tạm thời các điện tích thể hiện hình ảnh thu nhận được. Ma trận thứ nhất thu nhận hình ảnh. Tiếp đó chuyển theo dòng vào ma trận thứ 2. Với sự giúp sức của dòng CCD, ma trận thứ 2 tạo ra từ dòng này đến dòng khác tín hiệu video. Sắp xếp phổ biến là 480 x 640, tức là 307200 tế bào. Các tín hiệu theo lớp thường phức tạp. Rõ ràng là theo mục tiêu đơn giản hóa về việc điều chế tạo các mạch ứng dụng và giảm nhiễu người ta có thể đưa thêm các cơ cấu phát tín hiệu đồng bộ cũng phức tạp, là bộ phận đáng chú ý được tích hợp vào nền Silicium của ma trận CCD, bộ phận này trước hết là một mạch MOS cũng như các mạch khác, do đó nó tiềm tàng khả năng chấp nhận các bộ phận logic thông thường. Cách giải quyết triệt để màu sắc là sử dụng ba màu thực cơ bản, có có nghĩa là sử dụng 3 cảm biến riêng rẽ và các bộ lọc màu. Đây là công nghệ chế tạo các đầu ghi ở các may quay Video và cảm biến CCD của Telecine. Có một phương pháp khác là chỉ dùng một cảm biến ma trận CCD, đặt đằng trước nó có một lưới lọc bao gồm các bề mặt cực nhỏ kề nhau, mỗi bề mặt lọc ba màu cơ bản đứng trước một pixel giống như các hạt phát quang ỏe đèn tia catốt của máy thu hình màu. Như vậy là ta nhận được ba dãy tín hiệu tương ứng với đỏ (R) xanh lá cây (G) và lam (B). Rõ ràng là độ phân giải tổng thể nhận được theo phương pháp này nhỏ hởn 3 lần so với độ phân giải của cùng một ma trận được dùng để tiếp nhận tín hiệu đơn sắc do đó một ma trận 3600000 pixel chỉ cho ảnh với độ phân giả 120000 điểm. Việc chế tạo bộ lọc như vậy là việc điều chỉnh cơ học theo vị trí của các tế bảo cảm quang là rất tinh vi, phức tạp, do phải thao tác theo những kích thước siêu nhỏ. Trong thực tế, những bộ lọc này được chế tạo theo công nghệ nhiều lớp. Thực vậy với cá lớp siêu mỏng thì quang học của bước sóng ánh sáng với các chỉ số khúc xạ khác nhau gây ra những phản xạ trên giao diện của các lớp khác nhau. Các tia phản xạ giao thoa với các tia tới mà chúng gặp sau một quãng thời gian chuyển động. Hiên tượng quang gọc này theo quan điểm điện từ, tương ứng với sự trễ, hay sự lêch pha tùy theo độ dài bước sóng của ánh sáng tới( có nghĩa là tần số dao động tương ứng), sự giao thoa là giao thoa tăng (các bước sóng cùng pha) hoặc giao thoa giảm ( các bước sóng đối pha). Do đó quang học ứng với lớp siêu mỏng hoạt động như một bộ lọc để cho một vài loại ánh sáng với bước sóng nào đó đi qua, còn các ánh sáng có bước sóng khác thì bị ngăn lại Trong lĩnh vự điện tử người ta đã làm chủ kỹ thuật chế tạo các lớp siêu mỏng của một số chất thích hợp với việc thực hiện các bộ lọc này như Silicium và ôxít silic SiO2 ( có nghĩa là ôxít silic được tinh thể hóa dưới dạng tinh thể dá). Do đó có thể thực hiện các ma trận CCD với bộ lọc ( chế tạo bằng kỹ thuật chế tạo các lớp mỏng) gắn trên từng tế bào. Loại ma trận này trang bị cho các máy video thông dụng mà ta đã đề cập ở trên. CHƯƠNG III NHỮNG ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM RÚT RA QUA NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI TELECINE FDL QUADRA VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA THIẾT BỊ TELECINE HIỆN ĐẠI III.1 Những ưu và nhược điểm rút ra qua nghiên cứu thiết bị chuyển đổi Telecine FDL Quadra III.1.a. Kỹ thuật số ứng dụng trong thiết bị chuyển đổi Telecine Nhờ kỹ thuật số người ta có thể giải quyết nhiều vấn đề xuất hiện trong thiết bị chuyển đổi Telecine. Một trong những giải pháp xác định sự chuyển động liên tục của phim và nhấp nháy giữa các mành là Telecine có sử dụng bộ cảm biến dòng bán dẫn và bộ ảnh nhớ. Cảm biến biến dòng CCD là tập hợp các tế bào quang điện có hổi tiếp và ghi dịch: nó thực hiện chức năng phân tích ảnh bằng các dòng quét ( chức năng ống phát như vidicon). CCD là một linh kiện phân tích ảnh dạng rắn ( vidicon là đèn điện tử chân không). Phân tích ảnh màu với chất lượng cao thường thực hiện bằng 3 x CCD tạo 3 tín hiệu màu cơ bản R, G, B. Vì phim chuyển đổi dịch liên tục nên phân tích ảnh phải thực hiện bằng cách tạo dòng liên tục. Việc biến đổi hình ảnh của phim thành tín hiệu điện được thực hiện trong bộ nhớ ảnh số. Các tín hiệu tương tự, tần số ghi hình tín hiệu và bộ nhớ phụ thuộc tốc độ dịch của phim. Ngược lại tần số đọc được biểu diễn bằng các thông số tiêu chuẩn truyền hình. Cả hai quá trình ghi và đọc hoàn toàn độc lập vơi nhau do đó có thể cho hình ảnh có chấ lượng cao ngay cả phim chuyển động nhanh, chậm hoặc ảnh tĩnh. III.1.b. Ưu điểm của các thiết bị chuyển đổi Telecine hiện nay Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, của kỹ thật điện tử số được ứng dụng và ứng dụng rất rộng rãi hiện nay thì các thiết bị chuyển đổi Telecine hầu như đã rất hoàn chỉnh về công nghệ chế tạo. Các sery máy mới ra hiện nay có các thông số kỹ thuật và các tính năng hơn hẳn các dòng Telecine cũ. Thích ứng được mọi đầu ra của các chuẩn truyền hình. Có thể chuyển đổi được mọi thể loại phim khác nhau. Đây là những tiến bộ mới nhất, những ưu điểm vượt trội của các thiết bị Telecine hiện nay. Khối cơ khí: vận chuyển phim liên tục. Puli chuyển vận phim câm có thể điều khiển máy tính và vô cùng tiết kiệm thời gian Các tốc độ chuyển vận phim chuyển động xuôi ngược là + Chế độ khuôn hình đợ giản + Chế độ tìm để điều chỉnh liên tục ( với hình ảnh nhìn thấy và cỡ hình ảnh màu đầy đủ ) Theo tốc độ chuyển động chậm ( bằng 1/10 tốc độ chạy bình thường). Dò tìm nhanh + Gấp 22,5 lần tốc độ chạy bình thường cho phim S 8mm + Gấp 25 lần tốc độ chạy bình thường cho phim 16mm + Gấp 10 lần tốc độ chay bình thường cho phim 35mm Các tốc độ chuyển vận phim có thể in chuyền suôi ngược là: Tốc độ bình thường: 625 dòng/50Hz 25 khuôn hình/s 525 dòng/60Hz 24 khuôn hình/s Các tốc độ chuyển vận phim cố định ( xuôi và ngược) 50 Hz tiêu chuẩn: 1 1/4; 16 3/2; 25 và 50 khuôn hình/s 60 Hz tiêu chuẩn: 6 12, 30, 48 khuôn hình/s Các tốc độ chuyển vận phim lựa chọn tốc độ khác nhau ( chỉ có xuôi ) 50 Hz và 60 Hz tiêu chuẩn: 16 đến 30 khuôn hình/s trong 1400 bước. Ngoài ra có thể thực hiện được khởi động lạnh ( Freeze Star): dừng nhanh và dừng khuôn hình có độ nét cao. Chức năng tự động: Thiết bị chuyển đổi Telecine có chức năng điều khiển dừng nhành tự động khi dừng phim, đứt phim, hoặc hết phim. Chức năng hiệu chỉnh độ nhiễu tiêu chuẩn cố định (FDN) bao gồm bộ bù tối tự động và cân đối màu trắng tự động. Chức năng điều khiển chiếu sáng tự động để điều chỉnh lại cường độ chiếu sáng của Telecine trong trường hợp có sự thay đổi bất ngời như mật độ phim quá nhanh trong một cảnh tới mức cường độ chiếu sáng phải điểu tiết tới 4f – Stop khi đang quét cố định một hình Chức năng thay đổi đèn tự động của thiết bị chuyển đổi Telecine đảm bảo thiết bị vận hành liên tục trong trường hợp thay đèn dự trữ khi đèn chiếu có sự cố Trên đây là một số ưu điểm tiến bộ của các thiết bị Telecine hiện nay. Ngoài các chức năng kể trên thì các thiết bị Telecine hiện nay còn có rât nhiều chứ năng nổi trội khác như: hiệu chỉnh, sửa màu, giảm nhiễu …. Bên cạnh những ưu điểm đó thì các thiết bị Telecine vẫn còn tồn tại những vấn đề mà các nhà kỹ thuật, nhà sản xuất vẫn đang định hướng khắc phục và cải tiến. III.1.c. Nhược điểm của các thiết bị chuyển đổi Telecine hiện nay Trong quy trình công nghệ chuyển đổi từ phim sang băng thì tồn tại một vấn đề. Đó là chất lượng hình ảnh chưa tiến lại gần được tới độ phân giải của film nhựa. Nguyên nhân: Để đạt được tiêu chuẩn về chất lượng hình ảnh đó thì chúng ta phải đối diện với việc quét hình ảnh số độ phân giải cao hơn bất cứ chuẩn HDTV nào mà thế giới biết đến cho tới nay Những khó khăn kỹ thuật mà hiện nay chưa giải quyết được trong việc chế tạo các bộ phận ảnh cùng thiết bị lưu trữ và xử lý một số lượng điểm ảnh lớn như vậy. Hơn nữa chính cái điều mức chọn mẫu và các thông số tốc độ hình, giải pháp quét liên tục vốn khác nhau nay được đưa thẳng vào những con chíp hay vào cấu hình của quá trình sử lý dữ liệu trở lên quan trọng tới mức việc phát triển những phương án sửa lai cá sản phẩm cứng như vậy kô dễ ràng chút nào. Một yếu tố đơn giản hơn là tốc độ 24 h/s theo yêu cầu lại thấp hơn 30h/s tới 20%. Điều này chẳng hạn ảnh hưởng tới bộ nhận ảnh nhưng lại ảnh hưởng tới các phần còn lại. Có thể nói rằng một chi tiết của thiết bị xử lý hoặc lưu trữ số đều có một tỷ lệ vào dữ liệu cố định. Mà một yêu cầu đòi hỏi chất lượng hình ảnh của phim điện tử hiện nay người ta đều mong muốn và cố gắng phấn đấu để đạt đến độ phân giải không thua kém phim nhựa là mấy…. vì vậy để đạt được điều mong muốn trên cần phải có giải pháp kỹ thuật, các hướng cải tiến kỹ thuật và sự phát triển tiếp nữa của thiết bị Telecine. Bộ phận quyết định chất lượng hình ảnh – hướng giải quyết Bộ phận quyết định chất lượng hình ảnh ở đấy đó chính là bộ chuyển đổi quàn điện hay cảm biến CCD mà ta đã phân tích khá kỹ ở chương trên vậy hướng giải quyết được đạt ra là phải đảm bảo các yêu cầu sau: Nâng cao chất lượng và khả năng phân giải chủ yếu la vấn đề quét hình và hiệu suất của quá trình chuyển phim sang băng. Người ta phấn đấu để đạt được màu sắc và khả nưng phân giải của hình ảnh video không được thua kém phim nhựa là mấy Tất cả các chuẩn phim nhựa Negative và Positive, các kích cỡ đều có thể chuyển được sang chuẩn Video chất lượng cao. Vì vậy các máy quét phim phải giữ được điểm ảnh đạt tới 3000 x 2000 Do đó chúng ta sẽ nghiên về cải tiến CCD vì để cải tiến các bộ phận khác thù nhà đầu tư nghiên cứu phải cần rất nhiều thời gian và tính toán chi tiết. Đó chính là cảm biến hình ảnh CMOS có thể thay thế được cảm biến CCD vì nó có rất nhiều đặc điểm nổi trội hơn cảm biến CCD. Để làm rõ vấn đề này ta sẽ đi vào tìm hiểu cảm biến hình ảnh CMOS và so sánh nó với cảm biến CCD. Tuy nhiên chúng có một số nhược điểm rất khó loại bỏ. trước hết chúng chỉ thích ứng cho việc cung cấp hình ảnh Video theo một khuôn khổ duy nhất. tiếp đó toàn bộ quy trình xử lý về sau thí dụ như nén dữ liệu đòi hỏi hệ thống mạch xử lý cồng kềnh. Sau cùng các ma trận có những khiếm khuyết (chủ yếu là những sai biệt giữa các vùng cảm quang) khó chỉnh sửa. Những khiếm khuyết này thể hiện bằng một hoạ tiết nhiễu cố định chồng lên một cách hệ thống trên hình ảnh, gây ấn tượng giống như ngắm hình ảnh quan tấm kính bị bẩn hay đã bị hư hại. Hình 38: Cấu tạo cảm biến hình ảnh CMOS và CCD Đã có giải pháp cho các nhà khoa học đưa ra, dưới dạng cảm biến CMOS được sử dụng rộng rã trong công nghiệp. Những cảm biến CCD sử dụng tính chất của CCD về chuyển các điện tích để ngay lập tức biến các điện tử sinh ra trên các vùng cảm quang thành tín hiệu Video. Quá trình này dẫn đến việc phải xử lý các tín hiệu ở mức rất thấp việc khuếch đại chúng chỉ thực hiện được ở gia đoạn sau cùng. Trái lại, các cảm biến CMOS sử dụng khả năng của công nghệ thích hợp các phần tử chức năng rất đa dạng, với số lượng lớn, trên cùng một nền (Substrat) bán dẫn. Bởi vì, các tế bào CMOS (transitor MOS bù) có kích thước cưch nhỏ và tiêu thụ rất ít điện năng. Cấu trúc cơ bản cảm biến CMOS cũng có cấu tạo kiểu “tấm thảm” tạo nên từ các vùng cảm quang. Nhưng nó sử dụng toàn bộ các nguồn của công nghệ CMOS để thích hợp các mạch cần thiết cho việc tạo ra cảm biến hình ảnh chất lượng cao. để đảm bảo tỷ lệ tối ưu giữa tín hiệu với tiếng ồn, mỗi tế bào cảm quang đều có bộ khuếch đại riêng. Các sắp đặt như vậy đã cho ra đời khái niệm cảm biến có các pixel tích cực (APS). Đầu ra của các bộ khuếch đại có thêt truy nhập vào được nhờ một hệ thống ma trận. các đầu ra này nằm trên cùng một cột được kết nối với nhau và mỗi đầu ra được kích hoạt bằng một kết nối theo địa chỉ của các dòng (xem hình 35). Cảm biến được chế tạo như vậy làm thành một tổng thể với các mạch phụ trợ khác nhau tích hợp lại trên cùng một nền: Chủ yếu là trong nhưng ứng dựng đơn giản nhẩt các mạch đồng bộ hoá hiệu số - tín hiệu tương tự. tham vọng của các nhà sản xuất những thành phần như vậy là đạt tới khả năng tích hợp trong một mạch duy nhẩt toàn bộ những chức năng cần thiết cho hoạt động của camera. Cần thừa nhận rằng, một trong số ứng dụng, khả năng này đã gần đạt đến kết quả. Một ưu thế hoàn toàn quyết định của các cảm biến CMOS đối với những kỹ thuật quét ảnh hiện đại là: trái với các cảm biến CCD chỉ cho phép truy nhập theo thứ tự liên tiếp vào các điểm (pixel) khác nhau của ảnh, thì cảm ứng CMOS cho phép truy cập ngẫu nhiên vào bất kỳ điểm nào của ảnh. Mà các ảnh thu được từ cảm biến CMOS này, dù ở máy ảnh số (Scanner), Telecine hay máy quay Video, được dành cho việc lưu dữ bộ nhớ. Việc lưu dữ các ảnh đó ngày càng được thực hiện theo chế độ nén JPEG (các ảnh cố định); MJPEG hay MPEG (các hình ảnh chuyể động). việc nến thực hiện theo khối 8 x 8 điểm, chứ không nén toàn bộ một ảnh (cần phải phân tích ảnh thành các khối trước khi nén). cảm biến CMOS làm cho việc nén trở nên dễ dàng thực hiện được. Thật vậy việc truy nhập từ khối này đến khối khác dễ dàng thực hiện được,mặt khác hệ thống điện tử bên trong cảm biến có khả năng hoạt động rất nhanh, nên việc thu nhận các khối đó cũng cực kỳ nhanh. Đương nhiên, người ta mơ ước có thể thích hợp trên cùng một mạch của một ma trận cảm quang, mỗi bộ phận điện tử cần thiết để thực hiện việc nén hình ảnh. So sánh giữa cảm biến CMOS và cảm biến CCD * Những nhược điểm của cảm biến CCD là: + Để thực hiện ngay cả những thao tác đơn giản nhất, cẩn có số lượng lớn các đa đồng hồ. toàn bộ nhưng pha đồng hồ này phải được phân phối đến toàn bộ các tế bào CCD. + Quy trình sản xuất chỉ tương thích từng phần. các quy trình chế tạo CCD không cho phép tích hợp các chi tiết thành phần của CMOS tối ưu hoá và các quy trình chế tạo CMOS không cho phép tích hợp các cấu trúc CCD tối ưu hóa. + Cần có mạch đặc biệt để chuyển các tín hiệu giữa các bộ phận của CCD và các bộ phận của CCD trong các mạch hỗn hợp CCD/CMOS. + Bề mặt choáng của các tế bào lớn. Mức nhiễu do các tín hiệu đồng hồ khá cao trong các mạch hỗn hợp CCD/CMOS. + Tiêu thụ điện nhiều, do những di chuyển điện áp cần thiết cho việc khởi động các lưới cấu trúc CCD có dung kháng cao. * Còn cảm biến CMOS có những ưu điểm sau: + Giảm được chi phí và kích thước của các hệ thống nhờ các mạch CMOS thích hợp trên cùng một chip cảm biến. + Giảm tiêu thụ điện. Việc sử dụng cảm biến APS (cảm biến có mức pixel tích cực) cho phép giảm mức tiêu thụ điện xuống 100 lần so với dùng cảm biến CCD. + Cảm biến pixel tích cực cho phép truy nhập ngẫu nhiên vào bất kỳ vùng nào trên bề mặt cảm quang. Điện tích thu gom được trên vùng cảm quang được chuyển đổi trực tiếp thành điện áp trên từng pixel. Điện áp này được đọc bởi ma trận dòng và cột theo nguyên lý hoàn toàn giống với nguyên lý được sử dụng để địa chỉ hoá các bộ nhớ động lực học thường dùng. Điều này cho phép tạo ra một của sổ trên toàn bộ vùng đang khảo sát, và ta có thể sử dụng quá trình này cho thao tác Zoom hay quét toàn bộ khuôn hình bằng điện tử. Ngoài ra ký thuật tạo cửa sổ này làm đơn giản hoá các ứng dụng nén, dò tìm chuyển động hay theo dõi mục tiêu. + Chất lượng ảnh cao hơn. Các cảm biến APS có hiệu suất lượng tủ tương đuơng với các cảm biến CCD. Nhưng trái với cảm biến CCD, cảm biến APS không có vết nhoè (“Smear”) do các pixel quá sáng gây ra. Điều này do các tê bào ghi CCD mà điện tích của chúng bị rò sang các tế bào lân cận khi có điện tích quá cao. Trong cấu trúc của các pixel tích cực, điện tích được chuyển đổi rất sớm thành điện áp. Do vậy, công nghệ này tạo ra sự bảo vệ trống hiện tượng “vết nhoè” ở tưng pixel. Cũng như vậy hiện tượng trượt do quá trình chuyển điển tích trong CCD không xảy ra ở cảm biến APS. + Các cảm biến CMOS APS có thể hoạt động với tốc độ cao hơn cảm biến CCD. + Công nghệ CMOS APS cho phép tích hợp các mạch cần thiết để chế tạo các cảm biến “thông minh”. Ngoài những chức năng cần thiết đối với hoạt động của camera, ta có thể bổ sung thêm chức năng điều khiển tự động khuếch đại tín hiệu; kiểm soát sự lộ sáng; cũng như các chức năng xử lý hình ảnh ở trình độ cao; chức năng ổn định hình ảnh, giao diện với máy tính, quét ảnh với độ phân giải thay đổi… Hình 39: Mô hình cảm biến CCD mới dùng công nghệ CMOS Những giới hạn Ta hiểu rằng công nghệ CMOS APS là công nghệ đấy hứa hẹn. Tuy nhiên, có những giới hạn trong việc thực hiện những mạch ngày càng phức tạp, ngày càng hoàn thiện, nhưng lại ngày càng nhỏ và tiêt kiệm năng lượng. Người ta nghiêng về việc giảm ngày càng nhỏ các kích thước của mạch tích hợp, bởi vì ngoài việc nâng cao hiệu năng của chúng, nguời ta còn giảm được chi phi. Ta không thể giảm nhỏ đến vô cùng diện tích của các phần tử cảm quang, là những phần tử chiếm phần lớn nhất trên bề mặt của nền (Substrat). Bởi vì giới hạn đặt ra do sự nhiễu xạ của ánh sáng. Hiện tượng này làm cho hình ảnh của một điểm không phải là điểm, mà là một vết được bao quanh bởi các vòng tròn. Mà đường kính của vết này bằng đúng độ dài bước sóng. Phổ ánh sáng nhìn thấy được tương ứng một dãy độ dài bước sóng nằm trong khoảng 0,4µm – 0,8µm. Điều này có nghĩa là nếu kích thước của các phần tử cảm quang giảm xuống dưới micrometre (một phần triệu mét), ảnh của một điểm sẽ trồng nên 2pixel khi đó bề mặt cảm quang sẽ giảm hiệu năng, bởi vì độ phân giải nội tại của nó cao hơn dộ phân giải mà ra có thể đạt trong những trường hợp thuận lợi nhất. Mặt khác nếu ta giảm dần kích thước của các vùng cảm quang, số lượng photon thu được trên mỗi vùng trở nên rất nhỏ, dẫn đến kết quả là tín hiệu rất yếu và sự suy giảm tỷ lệ giữa mức tín hiệu với mức nhiễu. Sau nữa, có nguy cơ xuất hiện các ghép nối ký sinh giữa các vùng quá gần nhau hợăc do hiệu ứng điện môi hoặc do sự khuếch tán của các điện tích, hoặc do hiệu ứng đường hầm. Tóm lại: công nghệ CMOS ra đời là công nghệ đầy hứa hẹn trong tương lai. Chúng ta hi vọng rằng: thiết bị cảm ứng mới sẽ được cải tiến mới hoàn thiện và được đưa vào ứng dụng sớm nhất trong các máy Telecine nói riêng và các thiết bị mấy móc khác của ngành điện ảnh – truyền hình nói chung. Cũng như mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác. Kết Luận Quy trình công nghệ điện ảnh hiện đại và thiết bị chuyển đổi TELECINE nói riêng, là một vấn đề rất mới mẻ ở Việt Nam. Nó thật sự cần thiết cho ngành Đ.A-TH của ta. Vì vậy để có thể đưa vào ứng dụng và vận hành được tốt, thì rất cần phải có kiến thức chung, kiến thức tổng quát về TELECINE rất mới này. Do vậy các tài liệu viết về các thiết bị này, kể cả tài liệu hướng dẫn sử dụng là rất cần thiết, rất quan trọng. Nhưng ở ta thì lại rất hiếm. Với thời gian thực hiện đề tài có hạn nên đồ án này còn nhiều hạn chế, nhiều vấn đề chưa đề cập chưa đi sâu được đối với thiết bị TELECINE. những gì làm được mới chỉ là giới thiệu được các khối của thiết bị TRLECINE. thiết bị film sang băng suất phát từ những vấn đề bức xúc của các quá trình chưyển đổi truyền thống. Do cách chuyển đổi ấy không thích nghi được kịp với các chuẩn đầu ra của các phát Video đang ngày càng nhiều (kể cả HDTV) và chất lượng chuyển đổi ấy còn thấp, buộc ta phải có một giải pháp mới. Đề án một thiết bị chuyển đổi film sang băng TELECINE ra đời giải quyết mọi vấn đề tồn tại của phương pháp chuyển đổi cũ. Qua thời gian hoạt đồng của các dòng máy đầu tiên thì các hãng sản xuất đẫ rút được kinh nghiêm và cải tiến mới. Các Seri máy sản xuất sau ra đời ngày càng hoang thiện và có ưu điểm vượt trội hơn các máy trước. Một số ưư điểm điển hỉnh như: Hệ cơ khí truyền động chuyển phim được thiết kế rất ưu việt. Thiết bị phim sang băng TELECINE cho đến bây giờ nó đã được dử dụng rất rộng rãi ở nhiều nước trên thê giới. Nhưng để đạt được đến gần độ phân giải của phim nhựa là cả một vấn đề thực tiễn rất nan giải. Công nghè chế tạo vật liệu bán dẫn, cảm biến số CCD. Vẫn được các nhà kỹ thuật tìm tòi cải tiến hơn nữa để tìm ra một phương thức mới cho quá trình chế tạo các bộ thu nhận với số lượng điểm ảnh quét lớn, chất lượng cao. Có thể nó trong tương lai xu hướng phát triển của các thiết bị phim sang băng là cải tiến các bộ quét ảnh. Cho ra đời các bộ cảm biến mới, cho phép quét từng điểm ảnh và truy nhập đến từng phần tử của điểm ảnh. Các thiết bị sau nó như: Bộ sử lý tín hiệu có khả năng cho phép sử lý một số lượng điểm ảnh rất lớn mà không chiếm mất nhiều diện tích. Nó được đóng thành các bo mạch, các con chip điện tử rât nhỏ gọn. Nhưng chức năng hoạt động của nó thì thật hiệu qủa không ngờ… Tóm lại, sự phát triển của các thiết bị phim sang ngày nay đã tương đối hoàn hảo. Sự hoàn thiện của các thiết đã giúp rất nhiều trong việc sản xuất và làm phim điển ảnh. Nhưng bên cạnh đó vẫn còn những tồn tại và xu hưóng phát triển của thiết bị trong tương lai ta hy vọng rằng có thể khác phục được. Qua phần trình bày trên thì những gì làm được và thực hiện được của đồ án này còn rất ít, rất hạn chế. Em rất mong được tiếp nhận mọi ý kiến đóng góp bổ sung cũng như phê bình để đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn. Và em cũng mong rằng sau này có cơ hội được làm việc, có nhiều dịp để tếp cận với thiết bị, có điều kiện và thời gian em sẽ đi sâu nghiên cứu tiếp… Qua đây, cho phép được gửi lời cám ơn tới nhà trường, khoa, phòng và toàn thể các thầy, cô giáo đã quan tâm giảng dạy em trong suốt những năm học qua. Đặc bệt là. Thầy giáo: Đỗ Quốc Dũng là người đã hướng dẫn đồ án tốt nghiệp cho em Kính chúc sức khỏe các thầy cô MỤC LỤC A. Phần mở đầu: I.1. Lời giới thiệu -------------------------------------------------------------- I.2. Lý do chọn đề tài---------------------------------------------------------------- I.3: Mục đích nghiên cứu.----------------------------------------------------------- I.4: Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu.------------------------------ I.4.2: Phạm vi nghiên cứu----------------------------------------------------------- I.5: Phương pháp nghiên cứu------------------------------------------------------- I.6: Kết cấu của đồ án tốt nghiệp--------------------------------------------------- CH¦¥NG I : C¥ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG CỦA THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI TELECINE I.1 Lịch sử của thiết bị chuyển đổi Telecine và ------------------------------------ các phương pháp chuyển đổi khung hình cho phù hợp giữa truyền hình và điện ảnh I.I.1 Lịch sử của thiết bị chuyển đổi Telecine--------------------------------- I.I.2 Các phương pháp được đưa ra--------------------------------------------- I.I.3 Một số chuẩn băng, phim nhựa, video và nhược điểm ---------------- của quá trình chuyển phim sang băng I.I. 3.A: Các dạng tín hiệu video tương tự.-------------------------------- I.I. 3.B. Các dạng tín hiệu video số.---------------------------------------- I.I. 3.C: Các tiêu chuẩn định dạng tín hiệu video.------------------------ I.I.4. Điểm qua về truyền hình chất lượng cao HDTV--------------------- I.I.4.A Một số chuẩn băng, phim nhựa, video hiện hành--------------- I.I.5 Phương pháp quét tia điện tử và nguyên lý----------------------------- làm việc của thể loại máy TELECINE----------------------------------- I.I.5.a Phương pháp quét tia điện tử--------------------------------------- I.I.5.b Nghiên cứu nguyên lý làm việc của thể loại --------------------- máy TELECINE A. Chức năng và nhiệm vụ của máy---------------------------------- A.1 Chức năng------------------------------------------------------------ A.2 Nhiệm vụ------------------------------------------------------------- B. Giới thiệu chung về thiết bị chuyển đổi FDL-------------------- Quadra và một số thiết bị chuyển đổi Telecine khác B.1 Giới thiệu về thiết bị chuyển đổi FDL Quadra------------------ CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU VÀ KHẢO SÁT TÍNH NĂNG------------- KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG QUANG HỌC, HỆ THỐNG CƠ KHÍ VẬN CHUYỂN PHIM VÀ TÌM HIỂU MỘT SỐ HỆ THỐNG KHÁC CỦA THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI TELECINE QUADRA II.I Tồng quát về các khối cấu tạo của thiết bị--------------------------------- chuyển đổi TELECINE Quadra II.I.1 Sơ đồ và tính năng của các khối chung ------------------------------ của các máy TELECINE II.I.2 Sơ đồ và cấu tạo của Thiết bị chuyển đổi--------------------------- TELECINE Quadra II.II Hệ thống quang học của thiết bị chuyển đổi----------------------------- Telecine FDL Quadra II.III Hệ thống cơ khí vận chuyển phim của thiết bị --------------------- chuyển đổi Telecine FDL Quadra II.IV. Chuyển đổi tín hiệu từ quang sang điện, cảm biến CCD.-------- CHƯƠNG III : NHỮNG ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM RÚT RA QUA NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI TELECINE FDL QUADRA VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA THIẾT BỊ TELECINE HIỆN ĐẠI III.1 Những ưu và nhược điểm rút ra qua nghiên----------------- cứu thiết bị chuyển đổi Telecine FDL Quadra III.1.a. Kỹ thuật số ứng dụng trong thiết bị------------------ chuyển đổi Telecine III.1.b. Ưu điểm của các thiết bị chuyển đổi---------------- Telecine hiện nay III.1.c. Nhược điểm của các thiết bị chuyển đổi ------------ Telecine hiện nay Bộ phận quyết định chất lượng hình ảnh – hướng giải quyết-------------- C: Phần kết luận