LUẬN VĂN VIỄN THÔNG KỸ THUẬT NÉN TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH SỐ VỚI CÁC TIÊU CHUẨN NÉN JPEG, MPEG

Mục lục





Trờng đại học hàng hải việ t nam
Khoa điệ n - điệ n tử tàu biển
Bộ môn điệ n tử viễn thông





Luận văn tốt nghiệ p




Tên đ ề tà i :


kỹ thuật nén tí n hiệ u truyền hì nh số
với các tiêu chuẩn nén JPEG , MPEG

Sinh viên thực hiện : Thái Bình Dơng
L ớ p : ĐT V 3 7 ĐH
GV hớng dẫn : Th. S Lê Quốc Vợng

mục lục

chơng I :tổng quan về kỹ thuật truyền hì nh
1.1 Cơ sở video tơng tự.
1 2 Các hệ truyền hình.
Chơng II :cơ sở kỹ thuật truyền hì nh số

2.1 Hệ thống truyền hình số.
2.2 Đặc đ iểm truyền hình số.
2.3 Các phơng pháp biến đ ổi tín hiệu video.
2.4 Tiêu Chuẩn số hoá Tín Hiệu Video Tổng Hợp.
2.5 Tiêu chuẩn tín hiệu video thành phần số.
Chơng III:cơ sở nén tí n hiệu truyền hì nh số

3.1 Cơ sở nén video số.
3.2 Cơ sở nén dữ liệu.
3.2.1 Kỹ thuật nén dữ liệu không tổn hao.
3.2.2 Kỹ thuật nén dữ liệu có tổn hao.
3.3 Nén trong ảnh.
3.4 Nén liên ảnh.
Chơng IV Các tiêu chuẩn nén video

4.1 Tiêu chuẩn JPEG.
4.2 Tiêu chuẩn MPEG .
4.3 Tiêu chuẩn MPEG-1.
4.4 Tiêu chuẩn MPEG-2.

chơng V: mô phỏng nén tí n hiệu video digital

5.1 Các phần mềm nén ảnh JPEG.
5.2 Phần mềm nén ảnh tĩnh AI_PICTURE_UTILITY.
5.3 Các phần mềm nén ảnh đ ộng MPEG.
5.4 Phần mềm nén ảnh đ ộng XingMPEG encoder V2.20.


LờI CảM ơn

***


Trong quá trình thực hiện tập luận văn " Kỹ thuật nén tín hiệu truyền
hình số với các tiêu chuẩnJPEG , MPEG ", em đ ã nhận đ ợc rất nhiều ý
kiến đ óng góp, giúp đ ỡ và hớng dẫn rất châ n tình từ thầy cô,gia đ ình, các
anh chị khóa trớc và bạn bè, đ ặc biệt là những thầy cô khoa Điện Điện tử

tà u biển của trờng. Cụ thể là thầy lê quốc vợng . Chính thầy đ ã tạo mọi
đ iều kiện nhằm tạo thuận lợi cho em tìm hiểu, thông suốt hơn trong lĩnh vực
nén tín hiệu số
.
Em xin châ n thà nh bà y tỏ lòng biết ơn sâ u sắc đ ến tất cả thầy cô, gia đ ình,
anh chị và bạn bè. Chính nhờ sự tận tâ m và nhiệt thành của mọi ngời mà em
đ ã hoàn thành luận văn này.
Em cũng xin thà nh thật biết ơn quí thầy cô trong trờng đ ã dạy dỗ em
trong suốt khóa học vừa qua đ ể em có đ ợc kiến thức thực hiện luận văn này.
Em xin Châ n thà nh cảm ơn
Hải phòng

Tháng 11- 2001

Sinh viên thực hiện

Thái bì nh duơ ng

Mở ĐầU


Trong thời đ ại bùng nổ thông tin nh hiện nay, vô tuyến truyền hình, truyền hình
cáp, truyền hình vệ tinh là bộ phận đ óng vai trò quan trọng trong đ ời sống mọi cá nhâ n
trên thế giới. Truyền hình nói chung đ ã và đ ang đ áp ứng đ ợc rất nhiều nhu cầu thiết
yếu của con ngời nh : giải trí, giáo dục, văn hóa, chính trị, nghệ thuật.
Cùng với sự phát triển khoa học kĩ thuật, truyền hình đ ã liên tục đ ợc cải tiến từ
những hệ thồng truyền hình sơ khai,truyền hình đ en trắng, truyền hình màu và cùng
với sự phát triển kĩ thuật số truyền hình số ra đ ời và phổ biến ở các nớc Mĩ,
Nhật,v.v . Tuy truyền hình đ ã trải qua nhiều giai đ oạn phát triển nhng kết cấu tín
hiệu vẫn tồn tại nhiều nét chung. Nhất là trong các yêu cầu về truyền dẫn, phát, lu
trữ dữ liệu, tín hiệu truyền hình từ ảnh đ en trắng, ảnh đ en trắng lồng tiếng, ảnh mà u
có lồng tiếng và việc quảng bá đ òi hỏi phải ghép các tín hiệu thà nh phần thành tín
hiệu của một kênh duy nhất. Sau đ ó, nhu cầu về các dịch vụ truyền hình đ a chức
năng(multimedia)và tơng tác hai chiều giữa trung tâ m phát hình và ngời sử dụng
đ òi hỏi đ ộ rộng kênh truyền phải lớn.Nhng do yêu cầu về đ ộ rộng băng tần là cao
so với khả năng sản xuất linh kiện và thiết bị đ iện tử ngà y nay. Do đ ó đ ể truyền dẫn
đ ợc tín hiệu truyền hình số với khả năng công nghệ hiện nay,nén số đ ã ra đ ời với
các đ ịnh dạng nén nh JPEG, MPEG .Các vấn đ ề nà y sẽ đ ợc đ ề cập trong luận văn
nà y.
Trong quá trình thực hiện luận văn, đ ợc sự gợi ý của thầy hớng dẫn, em đ ã chọn
đề tài:
Kỹ thuật nén tí n hiệ u truyền hì nh số với các tiêu chuẩn nén

JPEG ,MPEG
.
Do kiến thức còn hạn chế và thời gian đ ể hoà n thà nh luận văn có giới hạn nên chắc
rằng luận văn này còn nhiều thiếu sót, em rất mong đ ợc sự góp ý thẳng thắn của thầy
cô và bạn bè.

Chơng I
tổng quan về kỹ thuật truyền hì nh

1.1 Cơ sở video tơng tự

1.1.1 Hệ thống truyề n hì nh tơng tự

H.1.1 Sơ đ ồ khối hệ thống truyền hình
ánh sáng từ một vật nà o đ ó, ví dụ nh một ngời hay một vật thể, đ ợc tập trung
và o một kính quang. ánh sáng từ kính quang này hớng thẳng đ ến một bộ lọc mà u
(chẳng hạn nh lăng kính).Tại đ â y, ánh sáng bị chia (tách) thà nh ba màu cơ bản: đ ỏ
(Red: R); xanh lục (Green: G) và xanh dơng (Blue: B) .Ba màu này đ ợc chuyển thà nh

tín hiệu đ iện nhờ thiết bị chuyển đ ổi ảnh - tín hiệu .Tín hiệu mang tin tức về hình ảnh
gọi là tín hiệu hình hay tín hiệu video.Quá trình chuyển đ ổi ảnh quang thà nh tín hiệu
đ iện gọi là quá trình phâ n tích ảnh.
Hình
ảnh
cần
truyền
Bộ tách

sóng

Khuếch
đại
v
i
deo

Cuộn
Lái tia

Bộ tạo
xung

Video
Đồng bộ
Máy thu

Khuếch
đ
ạ

i

Tạo
đ ồng bộ
Xử lý
Điều

chế

Khuyếch
đại

Tạo
sóng

mang

Video
Máy phát
Chuyể
n
đổi
ảnh-
Bộ tạo
xung
quét
camera
ống
thu
hình

Các tín hiệu đ iện từ ba mà u cơ bản đ ợc khuyếch đ ại và xử lí tạo ra tín hiệu chói
(luminance Y) và hai tín hiệu màu ( R-Y và B-Y) ở mạch ma trận và sau đ ó, các tín
hiệu hiệu mà u đ ợc đ iều chế và kết hợp lại với tín hiệu chói ở bộ đ iều chế( mixer), tạo
thà nh tín hiệu video tổng hợp.
Tín hiệu video tổng hợp nà y, sau khi đ iều chế, đ ợc kết hợp với tín hiệu audio đ ã
đ iều chế (đ iều tần hay đ iều biên) thà nh một dạng sóng đ iện rồi truyền đ i theo kênh
thông tin sang phía thu.
ở phía thu ,tín hiệu hình đ ợc khuyếch đ ại nên mức cần thiết rồi đ a đ ến bộ
chuyển đ ổi tín hiệu - ảnh .Bộ chuyển đ ổi này chuyển tín hiệu tín hiệu hình nhận đ ợc
thà nh ảnh quang (chuyển đ ổi năng lợng đ iện thành năng lợng ánh sáng).Dụng cụ đ ể
thực hiện sự chuyển đ ổi nà y là phần tử biến đ ổi đ iện quang hay còn gọi là ống thu hình,
Quá trình chuyển đ ổi tín hiệu -ảnh phải hoà n toàn đ ồng bộ và đ ồng pha với quá trình
chuyển đ ổi ảnh tín hiệu ,thì mới khôi phục đ ợc ảnh quang truyền đ i.Để thực hiện
đ ồng bộ và đ ồng pha ,trong hệ thống truyền hình phải dùng một bộ tạo xung đ ồng
bộ.Xung đ ồng bộ đ ợc đ a đ ến bộ chuyển đ ổi ảnh - tín hiệu đ ể đ iều khiển quá trình
phâ n tích ảnh ,đ ồng thời đ a đ ến bộ khuyếch đ ại và gia công tín hiệu hình và truyền
sang phía thu.Tín hiệu hình đ ã cộng thêm xung đ ồng bộ gọi là tín hiệu truyền hình.ở
phía thu xung đ ồng bộ đ ợc tách ra khỏi tín hiệu truyền hình và dùng đ ể đ iều khiển quá
trình tổng hợp ảnh (khôi phục ảnh)

1.1.2 PHƯƠNG PHáP TRUYề N
Một khi một bức ảnh hoà n chỉnh đ ợc đ ổi sang một tín hiệu đ iện, nó đ ợc thay đ ổi
xuất hiện trên mà n ảnh có đ ộ sáng tơng đ ơng với đ ộ sáng trung bình của toà n bộ bức
ảnh (H.1.2). Phơng pháp tái tạo nà y là phơng pháp quét lần lợt đ iểm. Theo phơng
pháp nà y, hình ảnh đ ợc chia nhỏ thà nh các phần tử ảnh và chúng đ ợc chuyển thành
dòng đ iện từ trái sang phải màn ảnh.


Chuyển đ ổi ảnh sang
Tín hiệu đ iện

ảnh gốc ảnh tái tạo
Những phần tử ảnh đ ợc phâ n tích với camera thu hình đ ợc sắp xếp lại trên mà n
ảnh của đ èn tia Ca-tot(Cathode-ray tube : CRT) theo đ úng trật tự và cùng tốc đ ộ đ ể
tái tạo ra một hình ảnh giống nh hình ảnh bên phần phát. Quá trình tạo ra trật tự và tốc
đ ộ của sự phâ n tích và trùng lặp ảnh đ ợc gọi là sự đ ồng bộ.
Quá trình chuyển đ ổi các phần tử ảnh từ trái sang phải thà nh một tín hiệu đ iện gọi
là sự quét ngang, quá trình hình ảnh di chuyển liên tiếp từ hàng ngang này đ ến hà ng
ngang khác từ trên xuống dới gọi là sự quét dọc.
Sự chuyển đ ộng của hình ảnh đ ợc tạo bởi hai lần quét dọc đ ầu tiên và sự chuyển
đ ộng của hình ảnh đ ợc tạo bởi lần quét dọc thứ hai có khác nhau chút ít, đ iều nà y làm
cho bức ảnh đ ợc tái tạo trên mà n ảnh nh đ ang chuyển đ ộng. Thời gian một hình ảnh
lu ảnh ở mắt ngời xem tơng đ ơng 1/16 (s) . Do đ ó, nếu hình ảnh đ ợc quét liên tục
với tốc đ ộ lớn hơn 1/16 (s) thì các hình ảnh xem nh đ ang chuyển đ ộng liên tục. Tuy
nhiên, khi số hình ảnh liên tiếp đ ợc quét nhỏ thì sự thay đ ổi đ ộ sáng sẽ gâ y hiện tợng
nhấp nháy, nên số hình ảnh cần phải lớn. Thực tế, số dòng quét ngang trên một ảnh là
625 hoặc 525, số ảnh liên tiếp trong 1 giâ y là 25 hoặc 30.
T
H1.2 Sự tái tạo ảnh

Tầ n số và đ ộ phâ n giải của tí n hiệ u video


STT Thông số

Tiêu chuẩn 625/50 Tiêu chuẩn 525/60
1 Số dòng/ảnh 625 525
2 Số dòng/mà nh 312,5 262,5
3 Số ảnh /giâ y 25 29,97
4 Số mà nh/giâ y= fv(Hz) 2f

H
/625=50 2f
H
/525=60
5
Tần số dòng f
H
/(Hz) 5x5x5x5(f
V
/2)=15625 5x5x5x7(f
V
/2)=
15734,5
6 Độ rộng xung xoá mà nh
(dòng H)
25H 20H
7 Độ rộng xung xoá ảnh 50H 40H
8 Số dòng tích cực/ảnh 575 485
9
Độ phâ n giải theo chiều
đ ứngN
V/LPH

575x0,7=402 485x0,7=339
10
Thời gian 1 dòng (às)
64 63,555
11
Thời gian xoá dòng(às) 120,3 10,70,1
12

Thời gian dòng tích cực(às)
52 52,85
13 Số pixel/dòng 402x(4/3)=536 339x(4/3)=452
14
Thời gian chu kỳ 2 dòng(às)
T= 52/268=0,194 T=52,85/226=0,2338
15 Độ rộng băng tần(MHz) 1/T=5,15 1/f= 4,28
16
Hệ số độ phân giải theo
dòng (
dòng
/
MHz
)
402/515=78 339/4,28=79,2
17
Độ phân giải theo
dòngN
H
/LPH
390 (tại 5MHz) 333(tại 4,2MHz)
18 Tỉ số đ ộ phâ n giải H/V 0,97 0,98

Bảng1.1
1.1.3 Tí n hiệ u video thành phần

Các tín hiệu video thà nh phần đ ợc mã hoá đ ể tạo thà nh tín hiệu video tổng hợp.
Các loại tí n hiệ u video thành phầ n
Tí n hiệ u R,G,B
Việ c tạo ,phâ n phối và xử lý ba tí n hiệ u thành phần R,G,B đ ợc thực

hiên với cùng đ ộ rộng băng tần mỗi tí n hiệ u biể u diễ n một trong ba màu sơ
cấp.Ba tí n hiệ u này đ ợc CAMERA cung cấp.
Tí n hiệ u Y,B-Y,R-Y
Ba tín hiệu này đ ợc hình thà nh từ mạch ma trận tín hiệu sơ cấp R,G,B.Độ
rộng băng tần của tín hiệu Y gấp 2 lần đ ộ rộng băng tần tín hiệu hiệu mà u R-Yvà B-
Y. Tín hiệu chói đ ợc truyền đ i đ ể tơng hợp với hệ truyền hình đ en- trắng đ ã tồn
tại trớc đ ó và hiện còn đ ang sử dụng.Các tín hiệu nà y đ ợc mã hoá thà nh một tín
hiệu tơng tự theo từng hệ mà u NTSC,PAL,SECAM,hoặc tín hiệu số(thành phần
hoặc tổng hợp) theo các tiêu chuẩn PAL 4fsc ,NTSC 4fsc.

100%

88,6%
70,1%
56,2%
41,1%

29,9%
14,1%
0%



a)Tín hiệu thà nh phần Y
88,6%

58,7%
29,9%
0%

-0%



-29,9%
-58,7%

-88,6%
b) Tín hiệu thà nh phần B-Y
70,1%58,9%


11,4%
0% 0%

-11,4%



58,9%
-70,1%
c)Tín hiệu thà nh phần R-Y
H.1.3 Tín hiệu chói Yvà hai tín hiệu hiệu màu đ ợc tạo ra từ các màu cơ bản.

Các tiêu chuẩn quét đ a ra các tiêu chuẩn khác nhau cho tín hiệu sọc màu.Các mức
xung biến đ ổi đ ợc biểu diễn bằng phần trăm của mức đ ỉnh trắng.Trên hình.1.3 là quá
trình tạo ra các tín hiệu thà nh phần và các mức phần trăm tơng ứng đ ể tạo nên tín hiệu
sọc mà u chuẩn .

1.1.4 tí n hiệ u video tổ ng hợp

Là tín hiệu chứa các thông tin chói ,mà u và đ ồng bộ đ ợc phối nghép với nhau (theo
tần số ,thời gian ,biên đ ộ )đ ể tạo ra tín hiệu chung.
Tất cả các hệ thống truyền hình mà u NTSC,PAL,SECAM có chung một số đ ặc trng
nh độ tơng hợp ,nghép kênh theo tần số.

1.1.5 Sóng vô tuyế n truyề n hì nh.
Sóng vô tuyến truyền hình là tổng hợp của sóng video và sóng audio. Để tránh sự
can nhiễu giữa hai tín hiệu nà y, ngời ta đ iều chế biên đ ộ(AM)với tín hiệu video và
đ iều chế tần số (FM) cho tín hiệu audio.

Truyền tải tí n hiệ u video

Để truyền tải tín hiệu video dới dạng sóng đ iện, tần số của sóng mang cần phải
gấp hơn 10 lần tần số lớn nhất của tín hiệu video. Vì lý do này, ngời ta dùng các sóng
mang có tần số thuộc dải VHF hay UHF .

Tín hiệu đ ã đ iều chế có biên đ ộ của các tần số tín hiệu ở trên và dới tần số sóng
mang nh ở hình 1.4 Nói cách khác , dãy tần số của tín hiệu đ ã đ iều chế lớn gấp hai lần
dãy tần số của tín hiệu video (gọi là các biên tần).

8,4MHz

PC CC SC

Biên dới Biên trên

Vùng bị xoá 1,25 4,2MHz
6MHz

H1.4 Hệ thống biên tần cụt NTSC
Tuy nhiên, do các thà nh phần tín hiệu video thì tơng tự nhau ở hai biên nên có thể
nén bỏ một biên. Trong thực tế, biên dới đ ợc nén. Tuy nhiên nếu nén bỏ cả biên dới
thì có thể ảnh hởng đ ến các thành phần tín hiệu video

có tần số thấp hơn gần với
tần
PC:sóng mang
hình
CC:sóng mang
mà u
SC:sóng mang
tiếng
số sóng mang. Do đ ó, dãy biên tần từ 0-1,25MHz (hoặc 1,75MHz ) ở biên dới cũng đ ợc
truyền tải. Tín hiệu nh thế gọi là tín hiệu biên tần cụt (vestigial side-band) và đ ợc dùng ở tất
cả các hệ truyền hình.


Truyền tải tí n hiệ u audio

Tín hiệu audio đ ợc đ iều chế đ ể truyền tải với một sóng mang theo cách sao cho các biên
tần sóng audio không chồng lấp lên biên tần trên của tín hiệu video đ ã đ iều chế (H.1.4).Tín
hiệu audio đ ợc đ iều chế tần số với một sóng mang có tần số tuỳ thuộc vào hệ truyền hình.
1.1.6 các đ ại lợng về màu


ánh sáng và màu
Cực tím
Tím Xanh

dơng
Cyan Lục Vàng Cam Đỏ


Hình 1.5.a ánh sáng và màu
ánh sáng là tổng hợp của các sóng đ iện từ có bớc sóng cực ngắn. ánh sáng nhận
biết đ ợc bởi mắt ngời có bớc sóng trong quãng từ 380- 780 nm. Cảm nhận của mắt
ngời về mà u sắc thực sự là do có sự khác biệt của bớc sóng của ánh sáng (H.1.5.a) .
Có hai loại mà u trong thực tế: màu của nguồn phát ánh sáng nh mặt trời, bóng đ èn và
mà u của ánh sáng phản xạ từ một vật thể ví dụ nh bức tranh hay ly bẩn. Nhng thông
thờng và ở trong luận án này, khi nói đ ến màu là đ ề cập đ ến màu của vật thể.











H1.5.b Ba mà u cơ bản
Theo hình 1.5.b, ba vòng tròn đ ỏ R, xanh dơng B và xanh lục G có từng phần
chồng lên nhau. ở những chỗ chồng lên nhau tạo các màu là hỗn hợp của R, G và B
bằng cách cộng các màu nà y lại. Ngời ta gọi R- G- B là ba màu cơ bản, do từ ba mà u
này ngời ta có thể tạo ra hầu hết các màu có trong thực tế.
R=G=B
R+G=Y
R+B=M

B+G=C
R+G+B=W
Khi chỉ có R và B cộng lại thì tạo ra màu đ ỏ hơi xanh dơng là magenta. Màu nà y
gần giống nh tím (purple) nhng đ ỏ hơn. Khi cộng G và B tạo thành hỗn hợp có màu
cyan. Hay mà u vàng là hỗn hợp cộng mà u của G và R có tỉ lệ gần bằng nhau. Đặc biệt,
380 430 470 500 560 590 650 780 nm


Y


M W

C
G
B
R
quá trình cộng mà u cho phép tạo ra nhiều màu khác nhau bằng cách thay đ ổi tỉ lệ hay
cờng đ ộ (đ ộ sáng) của ba mà u cơ bản. Có thể thu đ ợc màu trắng bằng cách trộn cùng
tỉ lệ R, G và B lại với nhau. Tuy nhiên, nếu cờng đ ộ của ba mà u giảm theo cùng tỉ lệ
thì hỗn hợp từ mà u trắng chuyển sang xám (gray) , nếu tiếp tục giảm ta có hỗn hợp cuối
cùng là màu đ en (black).
Ngời ta thấy rằng nếu cộng màu và ng (yellow) và o màu lam thì sẽ tạo ra màu
trắng, tơng tự magenta nếu đ em cộng với mà u lục cũng cho hỗn hợp màu trắng, cyan
cộng với mà u đ ỏ cho hỗn hợp mà u trắng. Ngời ta gọi màu vàng là mà u bổ túc của lam,
magenta là màu bổ túc của lục và cyan là mà u bổ túc của đ ỏ.
Một mà u cơ bản và màu bổ túc của nó có thể xem là hai mà u ngợc nhau
(opposite). Lý do là màu bổ túc của bất kì màu cơ bản nào cũng chứa hai màu cơ bản
còn lại.

Các đ ặc tí nh xác đ ịnh một màu
Một phổ bất kỳ cho mắt cảm giác một mà u bất kỳ .Theo lý thuyết có vô số phổ bất
kỳ và mắt ngời có thể phâ n biệt đ ợc 10 triệu loại mà u khác nhau . Sở dĩ nh vậy là
do mắt ngời không thể nhận ra các chi tiết quá vi tế của phổ mà chỉ nhận biệt một màu
qua các đ ặc tính sau.
Độ chói

Độ chói hay cảm giác về sáng nhiều hay sáng ít là cảm nhận của mắt với cờng đ ộ
của nguồn sáng hay nói cách khác là đ áp ứng của mắt với biên đ ộ trung bình của toà n
phổ.
Độ bo hoà

Độ bão hoà của một mà u là sự tinh khiết của màu ấy với màu trắng hay là sự kiện
mà u ấy bị pha loãng bởi ánh sáng trắng nhiều hay ít.Các nguồn đ ơn sắc nh vậy có đ ộ
bão hoà tuyệt đ ối vì không bị ánh sáng trắng lẫn vào.Nguồn sáng trắng có đ ộ bão hoà
bằng không vì xem nh ánh sáng trắng đ ã lẫn và o hoàn toàn.
Xét một nguồn sáng bất kỳ trong thiên nhiên .Vì tần số ánh sáng chỉ là một khoảng
vô cùng hẹp trong thiên nhiên nên thờng là nguồn sáng bất kỳ nói trên có đ ủ các bớc
sóng từ 380 đ ến 780nm với biên đ ộ mỗi bớc sóng là bất kỳ.







Có thể xem phổ nà y gồm hai phần :Một thành phần phổ đ ều từ 380 đ ến 780nm
chính là lợng ánh sáng trắng lẫn vào thành phần còn lại là lợng sáng màu sau khi đ ã
loại đ i ánh sáng trắng.Độ bão hoà là mối tơng quan tỷ lệ giữa 2 thành phần trên.Thành
phần ánh sáng trắng cà ng nhiều ,đ ộ bão hoà càng kém và ngợc lại.

Sắc thái

Sắc thái của một mà u hoàn toàn là cảm giác chủ quan của con ngời .Chẳng hạn
nh mà u đ ỏ có sắc thái đ ỏ,màu lơ có sắc thái lơ.Đỏ ,lơ là nghi nhận chủ quan của con
ngời.
1.2các hệ truyền hì nh
380 780 nm
mà u bất kỳ

=
380 780 nm
lợng sáng trắng

380 780 nm
lợng sáng mà u

+
1.2.1 hệ truyề n hì nh màu NTSC

ở hệ truyền hình màu NTSC sử dụng hai tín hiệu hiệu mà u gọi tắt là I và Q đ ể
truyền cùng một lúc với tín hiệu chói theo phơng thức đ iều chế vuông góc trên một
sóng mang phụ có hai thà nh phần vuông góc với nhau, với biểu thức của hai tín hiệu
nh sau:
Q = 0,522G + 0,211R + 0,311B.
I = 0,274G + 0, 596R 0,322B.
Tín hiệu chói đ ợc xác đ ịnh theo:
Y = 0,299R + 0,587G + 0,1114B

Sơ đ ồ m hoá tí n hiệ u màu

Việc chọn các thà nh phần đ iều chế mà u I và Q có liên quan đ ến sự thay đ ổi trong
đ ặc tính cảm thụ màu của con ngời. Sự cảm thụ mà u của mắt giảm khi kích thớc vật
quan sát giảm. Do đ ó các vật nhỏ, thờng biểu diễn bởi các tần số từ 1,5 đ ến 2.0MHz
gâ y nên sự cảm nhận rất ít.
Hai tín hiệu I và Q đ ợc đ iều chế với một sóng mang phụ theo phơng thức đ iều
chế vuông góc theo dạng sơ đ ồ khối sau: (H.1.6)


Tín hiệu I









Tín hiệu Q


H1.6 Sơ đ ồ khối đ iều chế tín hiệu mà u NTSC
Trong đ ó, tín hiệu I có phổ tần từ 0 đ ến 1,3MHz, Q có phổ tần 0,5MHz. Lý do tín
hiệu I có phổ tần rộng là do ở miền quanh trục I, mắt phâ n biệt đ ợc các chi tiết mà u có
kích thớc trung bình , còn ở miền quanh trục Q, mắt chỉ phâ n biệt đ ợc chi tiết mà u có
kích thớc lớn.
Điều chế vuông góc là đ iều chế biên đ ộ - pha. Hệ NTSC dùng đ iều chế góc vuông
nhằm mục đ ích sử dụng có hiệu quả dải thông đ ờng truyền, bởi vì chỉ cần một sóng
mang phụ mà truyền đ ợc hai tín hiệu hiệu mà u cùng một lúc.

Chọn tần số sóng mang phụ màu

ở hệ NTSC tiêu chuẩn, khi chọn tần số sóng mang phụ màu f
SC
xuất phát từ tính
tơng hợp của hệ truyền hình mà u, tạo đ iều kiện cho phía thu dễ dàng tách riêng phổ
tín hiệu mà u và tín hiệu chói và các yếu tố khác nh sau:
a. Để giảm tính rõ rệt của ảnh nhiễu do tín hiệu màu gâ y ra trên ảnh truyền hình ở máy
thu hình đ en- trắng và màu nên chọn f
SC
cao đ ến mức còn chấp nhận đ ợc, nhng lại
phải đ ảm bảo rằng tần số cao nhất của phổ tần tín hiệu màu thấp hơn tần số cao nhất
của phổ tần tín hiệu chói. (4,2MHz).
Điều biên
câ n bằn
g
I
Điều biên câ n
bằng II
Dịch pha 90
0

Tạo sóng
mang phụ
+

Tín
hiệu
ra

H1.7 Phổ tín hiệu NTSC
b. Tần số sóng mang phụ phải là bội số lẻ của nửa tần số dòng (ngang) nhằm giảm ảnh
hởng của tín hiệu mà u đ ến chất lợng ảnh truyền hình ở máy thu hình đ en- trắng và
các mảng trắng trên ảnh truyền hình mà u.
Để thỏa mãn các yêu cầu trên, ở hệ NTSC tiêu chuẩn (525 dòng), ngời ta chọn tần
số sóng mang phụ:
F
SC

=
(n + 1/ 2) f
H
= 445/ 2 f
H
= 445/ 2 .15734,256 = 3,579545MHz. (với n = 227).
Và đ ộ ổn đ ịnh (sai số) là 10Hz.
Với hệ NTSC 625 dòng, chọn n = 283, f
H

= 15625Hz, f
video
= 50Hz
f
SC
= (2n + 1) f
H
/ 2 = 4,4296875MHz 4,43MHz

1.2.2 Hệ truyề n hì nh màu Pal

Hệ PAL truyền đ ồng thời tín hiệu chói và hai tín hiệu hiệu màu. Giống nh ở hệ
NTSC, tín hiệu mà u đ ợc đ iều chế vuông góc triệt sóng mang. Tuy nhiên, pha của sóng
mang phụ mà u đ ể đ iều chế tín hiệu hiệu mà u E
R-Y
thì bị đ ảo pha (180
0
) liên tục theo
mỗi dòng quét.
ở hệ PAL, tín hiệu chói dải tần rộng tới 5MHz (theo tiêu chuẩn B, G) đ ợc tính nh sau
Y = 0,299R + 0,587G + 0,1114B
Và hai tí n hiệ u hiệ u màu là:
V = 0,877 E
R-Y
= 0,615R 0,515G 0,100B.
U = 0,493 E
B-Y
= 0,147R 0,293G + 0,437B
Cả hai tín hiệu hiệu mà u này có đ ộ rộng dải tần bằng nhau và bằng 1,3MHz. Hai tín
hiệu nà y đ iều chế trên 1 sóng mang phụ theo phơng thức đ iều chế vuông góc nhng

khác với hệ NTSC ở chỗ thà nh phần sóng mang phụ mang tín hiệu Video (E
R-Y
) đ ảo
pha theo từng dòng quét. Việc đ ảo pha này xảy ra trong thời gian hồi của quét ngang.
Sơ đ ồ đ iều chế ghép tín hiệu nh ở hình H.1.8.
Việc đ ảo pha thành phần sóng mang phụ mang tín hiệu V ở hệ PAL nhằm giảm ảnh
hởng của méo pha tín hiệu mà u.

Chọn tần số sóng mang phụ màu

ở hệ PAL khi chọn tần số sóng mang phụ màu , ngời ta quan tâ m đ ến các yếu tố sau :
ảnh hởng của sóng mang phụ đ ến ảnh truyền hình đ en trắng.
Tần số sóng mang phụ phải ở miền tần số cao của phổ tần tín hiệu chói.
Thuận tiện cho việc biến đ ổi tín hiệu của hệ PAL thà nh tín hiệu NTSC và ngợc lại.
0
1 2
3
4
,
2 T
ầ
n
số

(
MHz
)

Biên
Độ

fmp= 3,58
Dễ thực hiện chia tần đ ể tạo ra các tần số quét ngang, tần số quét dọc nhằm làm cho
giữa chúng có mối quan hệ mật thiết với nhau.
Với các yêu cầu trên, ở hệ PAL 625 dòng có
Fh = 15625 Hz, Fv = 50Hz ,Fsc =4,43361815MHz
Sơ đ ồ m hoá tí n hiệ u màu

Các tín hiệu hiệu mà u đ ợc giới hạn giả i thô ng là 1,2MHz trớc khi đ a và o
bộ đ iều chế câ n bằ ng tơ ng ứng.Một sóng mang phụ tần số 4,43MHz đ ợc đ a
và o bộ đ iều chế U và qua một bộ dịch pha 90
0
đ a và o bộ đ iều chế V.
Tín hiệu đ ồng bộ mà u cũng đ ợc tạo ra nhờ bộ di pha 135
0
.Pha của tín hiệu U và tín
hiệu đ ồng bộ mà u đ ợc chuyển tại tần só 7812,5Hz .Tín hiệu Y đ ợc làm trễ bù lại thời
gian xử lý tín hiệu tại bộ lọc của tín hiệu hiệu mà u.Bộ cộng sẽ phối hợp tín hiệu chói
,biên của tín hiệu thà nh phần màu đ ã đ iều chế ,tín hiệu đ ồng bộ đ ầy đ ủ và đ ồng bộ sóng
mang đ ể tạo thành tín hiệu tổng hợp. (H.1.8)

E
R
E
Y


E
G
Điều chế V
E

V
tín
hiệu
E
B


Điêù chế U

ra
Eu





Sóng mang
4,43MHz



Trigơ 7/8 MHz

Khoá mà u
Đồng bộ tổng hợp


H1.8 Sơ đ ồ khối bộ mã hóa PAL

Ma
trận
Trễ
Lọc 1MHz
Lọc 1MHz

Ma
trận
Dịch
90
0

Dịch
180
0

Dịch
45
0

Tạo
Burst

mà u


Tạo
đ ồng
bộ


Ey
Ev
Eu



0 1 2 3 4 5 f(MHz)
fmp=4,43
H1.9 Phổ tín hiệu PAL

700
620
491 Mức chói/mv
411
289
0 209
80
0
W Y C G M R B BLK
-300

885 827 827 885

627 627
300

Mức tải mà u /mv(đ ỉnh)




933,5 933,5 824,5
702,5
700 651,5 Tín hiệu tải mà u
150 cộng với tín hiệu chói
393,5
0

306,5
-150 408,5
-300 -2,5
124,5
-233,5 -233,5
H.1.10Dạng sóng các sọc mà u pal(100%) hình thành do cộng thành phần chói
và thành phần tải màu
1.2.3 Hệ truyề n hì nh màu SECAM


Đặ c đ i ể m

ở hệ SECAM , tín hiệu chói giống nh ở hệ NTSC và PAL, nghĩa là vẫn đ ợc xác
đ ịnh theo biểu thức:Y = 0,299R + 0,587G + 0,1114B
Hệ sử dụng hai tín hiệu hiệu mà u gọi là D

R
và D
B
đ ể mang tin tức về mà u.Hai tín
hiệu nà y có dải tần bằng nhau và bằng 1,3 MHz với biểu thức nh sau :
D
R
= -1.9 E
R-Y
và D
B
= 1.5 E
B-Y

E
Y

E
R

D
R

E
G


E
B
E

U









H 1.11 Sơ đ ồ khối bộ mã hoá Secam

Các màu cơ bản đ ã đ ợc sửa méo gamma đ ợc đ a và o ma trận đ iện trở đ ể tạo tín
hiệu chói và hai tín hiệu hiệu màu .Các tín hiệu đ ợc giới hạn trong giải thông 1,5MHz
,qua bộ tiền nhấn đ a và o bộ đ iều chế số .Đầu ra của bộ đ iều chế lần lợt đ ợc chọn
cho từng dòng nhờ bộ chuyển mạch đ ợc đ iều khiển bằng tín hiệu xác đ ịnh có tần số
=7,8125KHz và đ a và o bộ lọc chuông.
Tín hiệu Y cũng đ ợc làm trễ đ ể bù lại đ ộ trễ của tín hiệu chói .Bộ cộng sẽ phối hợp
tín hiệu chói ,sóng mang đ iều tần với các biên và tín hiệu đ ồng bộ đ ể tạo thà nh tín hiệu
tổng hợp.
Hệ truyền lần lợt tín hiệu hiệu mà u D
R
và D
B
theo dòng quét trên hai sóng mang
phụ có tần số trung tâ m F
OB
và F
OR
tơng ứng, theo phơng thức đ iều tần , mục đ ích đ ể

tránh nhiễu giao thoa giữa chúng trên đ ờng truyền trớc mạch chuyển mạch màu ở
máy thu.
Tín hiệu hiệu mà u đ iều tần với hai sóng mang phụ có tần số là :
F
OB
= 272* F
H
= 4,25 MHz
F
OR
= 282* F
H
= 4,40625MHz
Với F
H
= 15625Hz.
Độ di tần tơng ứng là :
For = 280 KHz đ ối với tín hiệu D
R

Fob = 230 KHz đ ối với tín hiệu D
B





Ma
Trận

Trễ

Lọc
1,5 MHz
Lọc
1,5 MHz
Tiền
Nhấn

Tiền
Nhấn

FM

FM

Chuyển
mạch

Lọc
chuông

+

Tạo
đ ồng
bộ

f
0

=4,406MH
z
f
0
= 4,25MHz

Trigơ 7,8MHz

Đồng bộ tổng hợp



fob for


E’y

1,4 1,4



0 1 2 3 4 5 6 f(MHz)

H1.12 Phæ tÇn tÝn hiÖu SECAM

0,2
1
Chơng II
cơ sở kỹ thuật truyền hì nh số

2.1 hệ thống truyền hì nh số

Đâ y là hệ thống sử dụng phơng pháp số đ ể tạo,lu trữ và truyền tín hiệu của
chơng trình .Trong một số ứng dụng tín hiệu số đ ợc thay thế hoà n toàn tín hiệu tơng
tự vì nó có khả năng thực hiện các chức năng mà tín hiệu tơng tự không thể đ ảm nhận
đ ợc.Không nh tín hiệu tơng tự tín hiệu số cho phép tạo,lu trữ,nghi đ ọc nhiêù lần
mà không làm giảm chất lợng ảnh.Hệ thống truyền hình kỹ thuật số đ ã và đ ang đ ợc
phát triển trên toà n thế giới,tạo nên cuộc cách mạng thật sự trong công nghiệp truyền
hình.Cấu trúc cơ bản về truyền hình số đ ợc trình bày trong hình 2.1
















H.2.1 Sơ đ ồ cấu trúc tổng quát hệ thống truyền hình số
Đầu vào của thiết bị truyền hình số là tín hiệu tơng tự .Trong thiết bị mã hoá (biến đ ổi A-
D)tín hiệu hình sẽ đ ợc biến đ ổi thà nh tín hiệu truyền hình số .Tín hiệu truyền hình số đ ợc
đ a tới thiết bị phát .Sau đ ó qua kênh thông tin ,tín hiệu truyền hình số đ ợc đ a tới thiết bị thu

cấu tạo từ thiết bị biến đ ổi tín hiệu ngợc lại với quá trình xử lý bên phát .Giải mã tín hiệu
truyền hình thực hiện biến đ ổi tín hiệu truyền hình số thành tín hiệu truyền hình tơng tự.Hệ
thống truyền hình số sẽ trực tiếp xác đ ịnh cấu trúc mã hoá và giải mã tín hiệu truyền hình.
Mã hoá kênh đ ảm bảo chống các mất mát thông tin của tín hiệu trong thời gian truyền dẫn
.Quá trình mã hoá này nhằm là m cho các đ ặc tính của dữ liệu phù hợp với đ ặc tính của kênh
truyền bằng cách sử dụng các loại mã kênh truyền nh mã không trở lại mức không
NRZ(nonreturn to zero). Mã kênh truyền sẽ sửa đ ổi dữ liệu gốc sao cho đ ạt đ ợc mật đ ộ bit
cao nhất có thể đ ợc trong giới hạn đ ặc tính của dải thông kênh truyền tức là phải chuyển đ ổi
sao cho tốc đ ộ chuyển đ ổi thông tin phải nhỏ hơn dụng lợng kênh truyền.
Tuỳ theo phơng pháp biến đ ổi tín hiệu sử dụng tín hiệu tổng hợp hay tín hiệu
thà nh phần ,mà đ ặc đ iểm của hệ thống truyền hình cũng thay đ ổi theo.
2.2 đ ặ c đ iể m truyề n hì nh số

+Độ rộng băng tần

Tín hiệu số yêu cầu có băng tần rộng hơn so với tín hiệu tơng tự.Cụ thể đ ối với tín
hiệu tổng hợp yêu cầu tần số lấy mẫu bằng bốn lần tần số sóng mang mầu,nh vậy đ ối
Biến đ ổi
A-D
Kênh
thông
tin
Biến
đổi D-
A

Mã
hoá
kênh
Biến đ ổi

tín hiệu


Biến đ ổi
tín hiệu
Giả i mã
hoá
kênh
Thiết bị phát
Thiết bị thu

Tín hi
ệ
u
T. H số
Tín hiệu
T. H số
với tín hiệu NTSC là 14,4MHz nếu thực hiện mã hoá với đ ộ dài từ mã là 8 bit thì tốc đ ộ
dòng bit sẽ là 115,2Mb/s và đ ộ rộng băng tần là 4,25MHz.Nếu có thêm các bit sửa lỗi
thì yêu cầu băng tần hơn nữa.
+ Tỷ lệ tí n hiệ u /tạp â m(S/N)

Tín hiệu số có khả năng chống nhiễu cao trong quá trình xử lý tại các khâ u truyền
dẫn và nghi.
+Méo phi tuyế n

Tín hiệu số không bị ảnh hởng bởi méo phi tuyến trong quá trình nghi và truyền.
+Chồng phổ

Một tín hiệu số đ ợc lấy mẫu theo cả chiều thẳng đ ứng và chiều ngang nên có khả

năng xẩy ra chồng phổ theo cả hai hớng.Để ngăn chặn hiện tợng méo do chồng phổ
theo chiều ngang có thể thực hiện bằng cách sử dụng tần số lấy mẫu lớn hơn hai lần
tần số cao nhất trong tín hiệu tơng tự.
+Giá thành và đ ộ phức tạp

Mạch số luôn có câ ú trúc phức tạp hơn mạch tơng tự và có giá thành cao hơn so với
các thiết bị tơng tự.
+Xử lý tí n hiệ u

Tín hiệu số có thể đ ợc chuyển đ ổi và xử lý tốt các chức năng mà hệ thống tơng
tự không là m đ ợc, có thể thao tác các công việc phức tạp mà không là m giảm chất
lợng hình ảnh.Khả năng này tăng nên nhờ việc lu các bit trong bộ nhớ và có thể đ ọc
ra với tốc đ ộ nhanh.
2.3 các phơng pháp biến đổi tí n hiệu video


Có hai phơ ng pháp biế n đ ổi là:

+ Biến đ ổi trực tiếp tín hiệu video màu tổng hợp.
+ Biến đ ổi riêng từng tín hiệu video màu thành phần.
2.3.1Tí n hiệ u video tổ ng hợp số

Đâ y thực chất là quá trình chuyển đ ổi tín hiệu video tơng tự tổng hợp sang video
số .Tín hiệu video đ ợc lấy mẫu với tần số lấy mẫu bằng 4 lần tần số sóng mang
mà u(4fsc),mỗi mẫu đ ợc lợng tử hoá từ 8/10 bit cho ta chuỗi số liệu có tốc đ ộ
142/177Mb/s.Hình 2.2

H2.2 Biến đ ổi A-D tín hiệu màu tổng hợp
Biến đ ổi tín hiệu video tổng hợp có u đ iểm về giải tần ,nhng có nhợc đ iểm là có
hiện tợng can nhiễu tín hiệu chói mà u ,và nó cũng gâ y khó khăn cho viêc xử lý và tạo
kỹ xảo truyền hình.
Tín hiệu hình
tổn
g
h
ợp

Lọc
thông
thấp
Lấy
mẫu
Lợng
tử
Mã
hoá
Lọc
thông
thấp
Tín hiệu

tổng hợp
số
2.3.2 tí n hiệ u video thành phần số

Tín hiệu video thà nh phần số là sự chuyển đ ổi tín hiệu video tơng tự thà nh phần
sang số và đ ợc qui đ ịnh theo tiêu chuẩn quốc tế CCIR 601.Đối với chuẩn nà y tín hiệu
chói đ ợc lấy mẫu ở tần số 13,5 MHz hai tín hiệu hiệu màu đ ợc lấy mẫu ở tần số
6,75MHz .Mỗi mẫu đ ợc lợng tử hoá 8/10 bit cho ta tốc đ ộ bit là 216/270Mb/s .
Biến đ ổi tín hiệu thà nh phần số cho ta dòng số có tốc đ ộ bit cao hơn tín hiệu số tổng
hợp .Nó có khả năng xử lý dễ dà ng các chức năng ghi dựng ,tạo kỹ xảo,và chất lợng
ảnh không chịu ảnh hởng của nhiễu chói ,màu nh đ ối với tín hiệu tổng hợp.

















H2.3 Biến đ ổi A-D tín hiệu màu thành phần

khi sử dụng tí n hiệ u thành phần số có nhữ ng u đ iể m sau.

Không bị nhiễu kí sinh , không bị méo ,tỷ số S/N cao.
Chuyển đ ổi tín hiệu đ ơn giản .
Có thể cà i tín hiệu audio trong chuỗi số liệu video số.
Trong hai phơng pháp trên do có tính chất u việt hơn nên tín hiệu video thà nh phần
số đ ợc khuyến khích sủ dụng hơn.
2.4 Tiêu Chuẩn số hoá Tí n Hiệu Video Tổng Hợp

2.4.1 Tiêu chuẩn pal 4f
sc

Các thô ng số cơ bản

Số mẫu trên dòng:1135

Số mẫu trên dòng tích cực : 948

Mã hoá : lợng tử hoá đ ều
Trạng thái pha lấy mẫu : +45
o
,+135
o
,+225
o
,+315
o

Độ phâ n giải lợng tử hoá :8 hoặc 10 bit /mẫu

Tần số lấy mẫu : fs = 4fsc=17,734475MHz

Cấu trúc lấy mẫu

E
R
-E
Y

Lọc
thông
thấp
Lọc
thông
thấp

Lọc
thông
thấp

Đồng
bộ

Lấy
mẫu
Lấy
m
ẫu

Lấy

mẫu
Lợng
tử
Lợng
tử

Lợng
tử
Mã
hoá
Mã
h
oá

Mã
hoá
E
B
-E
Y

E
R
-E
Y

E
Y

E

B
-E
Y

E
Y

Tín hiệu thành

p
hần tơn
g
t
ự

Tín hiệu thành
p
hần số

H2.5 Mối quan hệ giữa tín hiệu video tơng tự tổng hợp PAL với các giá trị mẫu 10 bit

Điểm nửa biên đ ộ của sờn xung đ ồng bộ dòng của tín hiệu video tơng tự nằm ở
hai mẫu số 957 và 958 tạo nên khoảng xoá dòng số. 1135 mẫu /dòng đ ợc đ ánh số từ 0
đ ến 1134.Các mẫu 0 đ ến 947 chứa dữ liệu dòng số tích cực, còn 187mẫu(948-1134)tạo
thà nh khoảng xoá dòng số. H.2.4

H.2.4 Số mẫu 4fsc PAL và mối quan hệ đ ồng bộ dòng
Thang lợng tử và biể u diễ n thang lợn g t ử

Biên đ ồng bộ
số mẫu

50%
Chuẩn đ ồng bộ

955 956 957 958 959 960
Toà n b
ộ
dòn
g
1135 mẫu
-300 4 004
-301,2 3 003

-304,8 0 000
100% Mức tín hi
ệ
u màu
Mức lợng tử cực đ ai
187 mẫu
(
948 1134

)

948 mẫu
(
0- 947
)

xoá số
Dòng tích cực s
ố

Mức tơng tự Mức số
mV DEC HEX
933,5
908,3 1019 3FB


700 844 34C

0 256 100
Mức đ ỉnh xun
g
đồn
g
b
ộ

Biên bảo vệ
Mức xoá
8 bit 10bit

Mức biên bảo vệ FF 3FC,3FD,3FE,3FF
Mức lợng tử cực đ ại FE 3FB
Mức đ ỉnh thành phần màu >>FE >>FB
Mức trắng D3 34C
Mức xung xoá 3C 100
Mức tín hiệu đ ồng bộ 04 016
Mức lợng tử thấp nhất 01 004
Mức biên bảo vệ 00 000,001,002,003
Bảng 2.1 Các mức quan trọng của tín hiệu tổng hợp tơng tự của tín hiệu sọc mà u
100/0/100/0 và các giá trị 4fsc PAL cho trờng hợp đ ộ phâ n giải 8 10 bit
2.4.2Tiêu Chuẩn NTSC 4f
sc


Các

thô ng số cơ bản
Tần số lấy mẫu :fs = 4fsc=14,3MHz
Số mẫu trên dòng :910
Số mẫu trên dòng tích cực: 768
Trạng thái pha lấy mẫu : +33
o
,+123
o
,+213
o
,+303
o

Mã hoá :Lợng tử hoá đ ều

Độ phâ n giải lợng tử hoá :8 hoặc 10 bit /mẫu

Cấu trúc lấy mẫu

Điểm nửa biên đ ộ của sờn xung đ ồng bộ dòng của tín hiệu video tơng tự nằm ở
hai mẫu số 784 và 785.


















Biên đ ồng bộ
số mẫu

50%
Chuẩn đ ồng bộ
782 783 784 785 786 787

Toà n b
ộ
dòn
g
910 mẫu
(
0-909
)

142 mẫu(768 909)

768 mẫu (0-767)

xoá số
Dòng video tích
H.2.6 Số mẫu 4fsc NTSC và mối quan hệ đ ồng bộ dòng
Mẫu đ ầu tiên trong 910 mẫu tơng ứng với mẫu đ ầu tiên của dòng tích cực số .Nh
vậy các mẫu tơng ứng đ ợc đ ánh số từ 0 đ ến 909.Dòng số tích cực bao gồm 768 mẫu
(0 đ ến 767. )còn lại 142 mẫu (768- 909)dùng cho đ ồng bộ dòng tín hiệu số.

Thang lợng tử và biể u diễ n thang lợn g t ử

8 bit 10 bit
Mức biên bảo vệ FF 3FC,3FD,3FE,3FF
Mức lợng tử cực đ ại FE 3FB
Mức đ ỉnh thành phần màu F3 3CC
Mức trắng C8 320
Mức đ en 46 11A
Mức xung xoá 3C 0F0
Mức tín hiệu đ ồng bộ 04 010

Mức lợng tử thấp nhất 01 004
Mức biên bảo vệ 00 000,001,002,003
Bảng 2.2 Mức tín hiệu video tổng hợp hệ NTSC khi lợng tử 8 bit và 10 bit

















H2.7 Mối quan hệ giữa tín hiệu NTSC tơng tự với các giá trị mẫu 10 bit

2.5 Tiêu chuẩn tí n hiệu video thành phần số
Tín hiệu video tơng tự sẽ bị suy giảm nhiều do ảnh hởng của méo phi tuyến , méo
tuyến tính và nhiễu .Tuy nhiên ta có thể sử dụng tín hiệu thành phần(component)đ ể loại
bỏ các nguyên nhâ n gâ y suy giảm trên nhng giá thà nh sẽ rất đ ắt và loại bỏ chỉ ở một
mức đ ộ nhất đ ịnh.Trong hệ thống số các suy hao nà y có thể đ ợc giảm nhỏ nhờ quá
trình biến đ ổi tín hiệu A-D và D -A .Tín hiệu đ ợc gia công phâ n phối theo dạng số
-205,7 16 010

-300,7 4 004
-302,3 3 003
-306,1 0 000
Mức tơng tự Mức số
m v DEC HEX
98,1 1023 3FF biên
994,,2 1020 3FC bảo
992,9 1019 3FB vệ

934,3 972 3CC
Mức xun
g
đồn
g
b
ộ

53,57 282 11A
0 240 0F0
Mức lợng tử thấp nhất
Headrom

Biên bảo vệ
Mức lợng tử cực đ ai
100% Mức tín hiệu màu
Mức thiết
Mức xoá
Headroom
.Tín hiệu chỉ đ ợc chuyển đ ổi sang tơng tự đ úng một lần trớc khi truyền đ i trong
không gian bằng sóng VHF hoặc UHF.Tiêu chuẩn này phù hợp với cả hai hệ truyền

hình có 625 và 525 dòng quét và là cơ sở tạo ra các tiêu chuẩn con.
Cơ sở của tín hiệu mã hoá là các tín hiệu chói và hai tín hiệu hiệu màu hoặc là các
tín hiệu mà u cơ bản.

2.5.1 các chuẩn lấy mẫu
Các đ ịnh dạng số video có nén chỉ lấy mẫu cho các dòng tích cực của video.Các
tiêu chuẩn đ ó là tiêu chuẩn 4:4:4 ,4:2:2,4:2:0,4:2:1.

2.5.1.1 tiêu chuẩn 4:2:2
Tín hiệu luminance lấy mẫu ở tần số 13,5MHz
Hai tín hiệu hiệu số mà u lấy mẫu tại:6,75MHz.
Điểm đ ầu lấy mẫu toàn bộ ba tín hiệu :Y,C
B
,C
R

Điểm tiếp theo chỉ lấy mẫu tín hiệu Y,còn hai tín hiệu trớc không lấy
mẫu.Khi giải mã mà u phải suy ra từ mà u của đ iểm ảnh trớc.
Điểm sau nữa là lấy mẫu đ ủ cả ba tín hiệu Y, C
B
, C
R

Đối với hệ PAL tốc đ ộ dòng dữ liệu theo chuẩn nà y đ ợc tính nh sau
+ Khi lấy mẫu 8 bit (720+360+360) x 576 x 8 x 25 = 166 Mbit/s
+ Khi lấy mẫu 10 bit (720+360+360) x 576 x 10 x 25 = 207 Mbit/s
2.5.1.2 tiêu chuẩn 4:4:4
Tín hiệu luminance lấy mẫu ở tần số 13,5MHz
Hai tín hiệu hiệu số màu lấy mẫu tại:13,5MHz.
Cấu trúc lấy mẫu là trực giao

Các tín hiệu Y,C
B
,C
R
đ ợc lấy mẫu tại tất cả các đ iểm lấy mẫu trên dòng tích cực
của tín hiệu video.
+ Khi lấy mẫu 8 bit (720+720+720) x 576 x 8 x 25 = 249 Mbit/s
+ Khi lấy mẫu 10 bit (720+720+720) x 576 x 10 x 25 = 311 Mbit/s
Tiêu chuẩn 4:4:4 cho khả năng phục hồi chất lợng ảnh tốt ,thuận tiện cho việc xử lý
tín hiệu.
2.5.1.3 tiêu chuẩn 4:1:1

Tín hiệu luminance lấy mẫu ở tần số 13,5MHz
Hai tín hiệu hiệu số mà u lấy mẫu tại: 3,375MHz.
Cấu trúc lấy mẫu trực giao.
Trong đ iểm ảnh đ ầu lấy mẫu đ ủ cả 3 tín hiệuY,C
B
,C
R
. Ba đ iểm tiếp theo chỉ lấy
mẫu tín hiệu Y không lấy mẫu hai tín hiệu mà u C
B
,C
R.
.Khi giải

mã ,mà u của ba đ iểm
ảnh sau phải suy từ đ iểm ảnh đ ầu.
Tuần tự nh vậy cứ bốn lần lấy mẫu tín hiệu Y ,có một lần lấy mẫu tín hiệuC
B

và một
lần lấy mẫu tín hiệu C
R
+ Khi lấy mẫu 8 bit (720+180+180) x 576 x 8 x 25 = 124,4 Mbit/s
+ Khi lấy mẫu 10 bit (720+180+180) x 576 x 10 x 25 = 155,5 Mbit/s
2.5.1.4 tiêu chuẩn 4:2:0

Tín hiệu Y đ ợc lấy mẫu tại tất cả các đ iểm ảnh của dòng ,còn tín hiệu màu thì cứ
cách một đ iểm thì lấy mẫu cho một tín hiệu màu.Tín hiệu màu sẽ đ ợc lấy mẫu xen kẽ
,nếu hà ng chẵn thì lấy mẫu cho tín hiệu C
R
thì hà ng lẻ lấy mẫu cho tín hiệu C
B

+ Khi lấy mẫu 8 bit (720+360) x 576 x 8 x 25 =1 24,4 Mbit/s
+ Khi lấy mẫu 10 bit (720+360) x 576 x 10 x 25 = 155,5 Mbit/s
Số 4 ở đ ầu mỗi chuỗi biểu thị tần số lấy mẫu tín hiệu chói (f
sa
=13,5 MHz),tuy nhiên
tần số nà y không bằng bốn lần tần số sóng mang nh trớc.Các con số khác biểu thị
tỷ lệ giữa tần số lấy mẫu tín hiệu mà u so với tín hiệu chói . 13,5 MHz là tần số duy nhất
trong khoảng 12 ữ14 MHz có giá trị bằng số nguyên lần tần số dòng cho cả hai tiêu
chuẩn .
Với tần số lấy mẫu 13,5 MHz ,tín hiệu video đ ã không còn phụ thuộc vào các tiêu
chuẩn khác của video tơng tự.

H2.8 Các chuẩn lấy mẫu
2.5.2 Phạm vi lợng tử hoá


Giá trị tí n hiệ u số theo tí n hiệ u chói Y


Trong hệ thống 10 bit có 1024 mức số thay đ ổi từ 0 đ ến 1023 (hệ thập phâ n)hoặc từ

000đ ến 3FF (hệ hexade).Đối với các mức chói thì đ ợc cung cấp mức số là 1016 (từ 4
đ ến 1019 )trong hệ hexade là từ 004 đ ến 3FB.Các mức số từ 000,001,002,003 và
3FC,3FD là khoảng dự phòng đ ể chỉ thị thời gian chuẩn(EAV và SAV).Mức xoá có giá
Tiêu chuẩn 4:4:4 Tiêu chuẩn 4:2:2
Tiêu chuẩn 4:2:0 Tiêu chuẩn 4:1:1