Đề tài ’Biến đổi AD và DA trong hệ thống truyền hình số’

BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

ca Lisa

DE TAI

’Bién déi A/D va D/A trong hé
thống truyền hình số°

Giáo viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện

¬

| SON

cae


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

LỜI NĨI ĐÀU....

Giới thiệu chung về vai trò và chức năng của phép biến đổi A/D, D/A

I/BIEN DOI TIN HIỆU TƯƠNG TỰ SANG SO(A/D).

IH/PHƯƠNG PHÁP CHUYÊN ĐÔI D/A..
IV/KÉT LUẬN

BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

LỜI NĨI ĐẦU
Truyền hình như tên gọi của nó là hệ thống biến đổi hình ảnh và

âm thanh kèm theo thành tín hiệu điện,truyền đến máy thu nơi thực hiện
việc biến đổi tín hiệu này thành dạng ban đầu và hiển thị trên màn ảnh
dưới dạng hình ảnh.Truyền hình dựa trên đặc điểm cảm nhận ánh sáng

của mắt người để truyền đi thông tin cần thiết,ánh sáng là các bức xạ điện
từ có bước sóng nằm trong khoảng tir 380 um dén 780 ;m.Thơng tin nhìn
thấy của vật được mắt người cảm nhận phụ thuộc tính chất phản xạ của
vật.

Sử dụng phương pháp số trong truyền hình số để tạo lưu trữ và truyền
tín hiệu của chương trình truyền hình trên kênh thơng tin mo ra 1 kha

năng đặc biệt rộng rãi cho các thiết bị truyền hình làm việc theo các hệ

truyện hình .Trong một số ứng dụng ,ín hiệu sơ được thay thê hồn tồn

cho các tín hiệu tương tự vì nó có khả năng thực hiện được các chức năng
mà tín hiệu tương tự hầu như khơng thể làm được hoặc rất khó thực hiện

nhất là trong việc xử lý và lưu trữ tín hiệu.
Để việc truyền tín hiệu đi trong truyền hình số ít chịu ảnh hưởng
của nhiễu đường truyền thì tín hiệu trước khi truyền đi cần phải đưa qua

bộ biến đổi từ tín hiệu tương tự sang số(A/D).Khi đó tín hiệu qua các
khâu mã hóa và đưa vào bộ điều chế để truyền đi.Tại phía thu,tín hiệu sẽ

được qua bộ biến đổi ngược lại để biến tín hiệu trở VỆ dang ban đầu.Do

đó trong bài tập lớn: Biên đơi A/D và D/A trong hệ thơng trun hình sô"
chúng ta sẽ đi sâu về vấn đề này nhiều hơn.Đẻ thấy được tín hiệu trước

khi truyền đi nó được biến đổi như thế nào và tại đầu ra khôi phục lại
dạng tín hiệu ban đầu.


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH
Giới thiệu chung về vai trò và chức năng của phép biến déi A/D,
D/A
1.1 Chức năng của biến đỗi A/D và D/A
So với tín hiệu tương tự ,tín hiệu sé cho phép tạo ,lưu trữ,ghi đọc

nhiều lần mà không làm giảm chất lượng hình ảnh trong truyền hình
số. Tuy nhiên,khơng phải trong tắt cả các trường hợp tín hiệu số đều đạt
hiệu quả cao hơn so với tín hiệu tương tự.

-Ngày nay,hệ thống truyền hình kỹ thuật số đã và đang được phát triển

trên toàn thế giới.tạo nên một cuộc cách mạng thật sự trong cơng nghiệp

truyền hình.
-Sơ đồ cấu trúc tổng qt của hệ thống truyền hình số:

Tín hiệu
tương tự

+|

Biến đổi A/D

Mãhóanguồn

|—» Mãhóakênh

|_>|

Điều chế số

Kênh truyền

Tín hiệu
tương tự

¬

sự.

ae

BiênđơiD/A

|

4

sẽ

x

Giải mã ngn

|&—|

yee

Giải mã kênh

+Bên phát:Tại đầu vào của thiết bị là tín hiệu tương tự,khi đó bộ biến đổi
tín hiệu tương tự sang số(A/D) làm nhiệm vụ biến đổi các tín hiệu truyền

hình tương tự sang tín hiệu truyền hình số. Việc biến đổi này nhằm làm
giảm tác động của nhiễu trong quá trình truyền tín hiệu và khi chuyển
sang tín hiệu số giúp ta có thê đạt tốc độ truyền cao,chính xác.Đồng thời
nó cũng giúp cho q trình sửa lỗiở phía thu được dễ dàng hơn.Sau đó
tín hiệu số được đưa qua bộ mã hóa nguồn,mã hóa kênh,điều chế...

ee

Giải điêu chê

Ấ


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH
+Bên thu:Sau khi qua các bộ giải điều chế,giải mã hóa..tín hiệu được đưa

tới bộ biến đổi số sang tương tự(D/A).Ở đây tín hiêu tin tức ban đầu

truyền đi được khôi phục lại hồn tồn ở phía thu(ảnh hưởng của nhiễu

đến tín hiệu là ít).

1.2 Đặc điểm của tín hiệu số

-Bên cạnh những ưu điểm hơn so với tín hiệu tương tự thì việc truyền tín

hiệu số cũng phải trả giá sau:
+Độ rộng băng tần:Yêu cầu về băng tần của tín hiệu số rộng hơn rất nhiều
so với băng tần của tín hiệu tương tự.Mà băng tần là nguồn tài nguyên
quý giá.(Ứng với mỗi lĩnh vực thì chỉ cho phép hoạt động trong dải tần
mà nó được phép sử dụng).Xét ví dụ sau:Xét tín hiệu (hệ NTSC)có độ
rộng băng tần là 6,5Mhz,sử dụng 8 bit mã hóa.khi đó theo định luật lay

mẫu(Nyquist) thì tần số lấy mẫu phải gấp 2 lần tần số của tín hiệu cơ

bản( ƒ, >2/,),vậy /, =13Mhz.Mặt khác: tốc độ truyền

R=nxƒ, =8x13=104Mb/ s.Tương ứng với độ rộng băng tần khoảng
60Mhz.Từ đó ta thấy:độ rộng băng tần của tín hiệu số gấp khoảng 10 lần

độ rộng băng tần của tín hiệu tương tự.

Chính vì thế đề đáp ứng được tốc độ truyền cao như hiện nay (địi hỏi
phải có băng tần rộng mới đáp ứng được).Tuy nhiên băng tần là tài
nguyên quý giá,do đó người ta đưa ra kỹ thuật nén băng tan,ma van dam
bảo được tốc độ truyền.

+Mặc dù ngày nay công nghệ vi mạch số phát triển nên các thiết bị số

được tích hợp nên kích thước nhỏ bé nhưng địi hỏi độ chính xác và giá
thành sẽ đắt hơn các thiết bị tương tự( các thiết bị có kích thước cồng

kénh.)

+Một tín hiệu số được lấy mẫu theo chiều thẳng đứng và chiều ngang thì
có khả năng bị chồng phơ.và để khắc phục tình trạng này thì việc lấy mẫu
phải tuân theo định lý lấy mau(N) yquist).
Tuy nhiên tín hiệu số có rất nhiều ưu điểm hơn so với tín hiệu tương tự
như:khả năng sửa lỗi của tín hiệu số tốt hơn rất nhiều so với tín hiệu

tương tự,khả năng ảnh hưởng của nhiễu ít,việc mã hóa giải mã cũng đơn
giản... Chính vì vậy,hiện nay tín hiệu số đang được sử dụng ngày càng
rộng rãi ở Việt nam cũng như trên thế giới.

IV/BIEN DOI TIN HIEU TUONG TU SANG SO(A/D)

-Việc chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số gồm 3 q trình:
+Lấy mẫu(Sample)
+Lượng tử hóa(quatife)
+Mã hóa (encode)


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

Analo,

5 7)

N.

Lay mẫu

Lượng tử

hóa

[|

Mahóa

|_, Digital

-Lấy mẫu tín hiệu tương tự: là q trình biến đổi tín hiệu tương tự thành 1
dãy các xung tn hồn ,cách đêu nhau và có độ rộng bằng nhau,có biên
độ xung bằng với giá trị của tín hiệu tương tự tại thời điểm lấy mẫu.

-Lượng tử hóa:là quá trình xấp xỉ hóa các giá trị của các mẫu tương tự về
1 số mức nhất định,khoảng cách giữa 2 mức biên độ đó gọi là bước lượng
tử.
-Mã hóa:q trình này sử dụng các bit nhị phân để mã hóa các mức biên
độ đã được lượng tử hóa .Số lượng bit nhị phân mã hóa mỗi bit lượng tử
sẽ phụ thuộc vào. số mức lượng tử hóa

2.1/Lấy mẫu tín hiệu video

2.1.1 Lấy mẫu
-Lấy mẫu là bước đầu tiên chuyển tín hiệu tương tự sang só,vì các thời
điểm lấy mẫu đã chọn sẽ chỉ ra tọa độ các điểm đo.

Tín hiệu vào

Tin hiéu roi rac

trong đó: T,: chu kỳ lấy mẫu [giây]
f, = 1/T,; tần só láy mẫu [Hz] hay tóc độ lấy mẫu [mẫu/giây]
Quá trình biến đổi này phải tương đương về mặt tin tức hay nói cách khác
tín hiệu sau khi lấy mẫu phải đảm bảo mang đủ thông tin của tín hiệu
vào.Biên độ của tín hiệu tương tự được lấy mẫu với chu kỳ 7,,thu được

các xung hẹp với tần số lấy mẫu :

1= cuc) = rape
“

Trong đó: /,-tần số lầy mẫu
T,-chu kỳ lay mau

: ĐH

(i : ĐH


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH
-Q trình lấy mẫu tương đương với 1 q trình điều biên tín hiệu 7, trên
sóng mang có tần số bằng tần số lấy mẫu /,.Quá trình này tạo ra các biên
trên và biên dưới,phổ của tín hiệu lấy mẫu bao gồm thành phần tần số lấy

mẫu và các hài của nó.
(HÌNH VẼ)

~Trên thực tế viêc lấy mẫu tuân theo cơ sở của định lý Nyquist(Định lý
lấy mẫu):một tín hiệu thơng thấp có phổ tần số khơng lớn hơn ta có thé
được khơi phục hồn tồn khơng có lỗi tại phía thu bằng các mẫu tín
hiệu,mà khoảng cách giữa các mẫu đó khơng lớn hơn 7, < =

H

-Như vậy ,dé tin hiéu lay mau mang toan bé6 thong tin của tín hiệu gốc thì:
+Tín hiệu gốc phải có băng tần hữu hạn,tức là nó khơng có những phần tử
có tần số nằm ngồi 1 tần số /„ nào đó.
+Tần số lấy mẫu phải bằng hoặc lớn hơn 2 lần tần số cơ bản ƒ, >2ƒ...

Biên độ

Pho

-

pai bia

băng cơ — Dải biên

bản

h
1
\

dưới

Dải biên

dưới

trên

r
i
'

fi

Dai bién

oe

r
1
'

trên

r
i
'

fe =2fe

h

1
'

3#

Tần số

Phô tần số lấy mẫu lý tưởng

-Đối với tiêu chuẩn tần số Nyquist,việc lấy mẫu tín hiệu video với tần số
ƒ <2ƒ„ là nguyên nhân gây méo chông phô và làm giảm độ phân giải

theo chiều ngang.

.

`

Thanh phan tan sơ cao nhât với các hệ truyện hình tương tự là:

+Hệ PAL: /„ =5MH:

+Hệ NTSC: ƒ. =4,2MHz

Theo đó:
+Hệ PAL: f, = 10MHz


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

+Hệ NTSC: f, =8,4MHz

Các giá trị 1UMHz và 8,4MHz là các giá trị tần số lấy mẫu nhỏ nhất,đảm
bảo khơi phục hồn tồn lại tín hiệu ban đầu. Thực
tín hiệu video cho các hệ truyền hình cao hơn.

tế thì tần số lấy mẫu

-Một trong những yêu cầu làm tăng tần số tín hiệu truyền hình là tăng
khoảng bảo vệ cho mạch lọc thơng thấp trước khi lấy mẫu.Mạch lọc này

là phần đầu tiên của bộ biến đổi A/D.

-Để không làm xuất hiện méo tín hiệu tương tự ,mạch lọc thơng thấp của

hệ thống được loại bỏ các thành phần gây chồng phổ tín hiệu.Do các
mạch lọc khơng có đặc trưng lý tưởng ,đặc tính mạch lọc ngồi dải thơng
khơng phải là suy giảm hoàn toàn ,nên sử dụng băng tần bảo vệ cho phép

sử dụng các mạch lọc mang tính thực tÊ.Việc chọn tần số lấy mẫu tối ưu
sẽ khác nhau với các thành phần tín hiệu khác nhau:Tín hiệu chói,tín hiệu
màu cơ bản,tín hiệu màu và tín hiệu video màu tổng hợp.

-Việc lấy mẫu có thẻ thực hiện theo 2 cách sau:
+Lấy mẫu tự nhién(Natural sampling):Ta thấy nếu tấn số lấy mẫu khơng
thỏa mãn định lý lấy mẫu thì xảy ra hiện tượng cácphổ của tín hiệu sẽ
chồng chéo lên nhau.Hay đây chính là hiện tượng chồng phổ hay mập mờ

phơ.
Việc lấy mẫu tự nhiên thực hiện khá dễ dang,chi can 1chuyén mach hai

dau vao mét dau ra tương tự,như hình vẽ sau:
Chuyển mạch

Hình 3.3 Mạch tạo tín hiệu PAM. lấy mâu tự nhiên

+Lấy mẫu tức thời(Instaneous sampling):Dé thực hiện việc lấy mẫu tức
thời ta sử dụng bộ lấy và giữ mẫu như hình sau:


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

——————x`

Hình 3.4 Mạch lấy mâu và giữ mâu
2.1.2 Cấu trúc lấy mẫu
-Tín hiệu hình ảnh từ camera và tín hiệu được hiển thị trên màn hình chứa

thơng tin về đồng bộ theo mành và dịng ,đó là các ảnh 2 chiều. Vì vậy,đề
khơi phục hình ảnh chính xác,tần số lấy mẫu có liên quan đến tần số dong
và qua nghiên cứu cho thấy tần số lấy mẫu phải là bội của tần số dịng.
-Như vậy,việc lấy mẫu khơng những phụ thuộc theo thời gian mà còn phụ
thuộc tọa độ các điểm lấy mẫu.Vị trí các điểm lay mau hay cau tric lay
mẫu được xác đỉnh theo thời gian ,trên các dòng và các mành.
-Có 3 dạng liên kết vị trí các điểm lay mẫu được sử dụng phổ biến cho
cấu trúc lấy mẫu tín hiệu video là cầu trúc trực giao,câu trúc
“quincunx’manh và “quincunx" dòng.

+Cấu trúc trực giao:Các mẫu được sắp xép(trén các dòng kể nhau)thẳng
hàng theo chiều đứng.Và cầu trúc này là cô định theo mành và theo 2
ảnh(hai mành).Tần số lấy mẫu thỏa mãn định lý Nyquist,sử dụng tốc độ

bit lớn cho chất lượng ảnh cao.
tụ Vi

—e—e—e—e—
0 o_o

2.1

—@——@—@—e@—0—_@—_e©.
@--@--@-eee.
LV.
—e—e—e—ew—e—e—e_e
e..e. .e..e.
e.
e.
Câu trúc trực giao.

+Cấu trac’quincunx’ manh: :Đối với cấu trúc này,các. mẫu trên các dòng

kề nhau thuộc 1 _manh xép thing hang theo chiéu thing đứng(trực
giao),nhưng các mẫu thuộc mành một lại dịch đi 1 nửa chu kỳ lấy mẫu so
với các mẫu của mành thứ 2.Cấu trúc “Quincunx” mành cho phép giảm

tần số lầy mẫu theo dịng. Phổ tần cấu trúc nói trên của mành 2 so với phd
mành 1 bị dịch và có thể lồng với phổ tần cơ bản, gây ra méo ở các chỉ

tiết ảnh.


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

Avs

:

A Ve

An Ve

Cau trie quincunx manh

+Cấu trúc “quincunx°dòng:Các mẫu trên các dòng kề nhau của 1 manh sẽ
lệch nhau nửa chu kỳ lây mẫu,còn các mẫu trên dòng 1 mành so với các
mẫu trên dòng tiêp sau(của mành sau) một nửa chu kỳ lây mẫu.
Hà, Vị
He. Va
Hs. Va

Câu trúc quincunx dòng

-Tùy theo cấu trúc lấy mẫu ,thì sẽ xuất hiện các loại méo ảnh khác nhau.

¢

V6i cau trúc trực giao:độ phân giải ảnh giảm,nhưng cấu trúc này
cho chất lượng ảnh cao nhất.
e _ Với cấu trúc"quincunxmành:xuất hiện nhấp nháy các điểm ảnh
¢ V6i cdu tric “quincunx'dòng:xuất hiện các vòng tròn theo chiều
ngang(méo đường biên).
2.2 Lượng tử hóa
*/Khái niệm:Là q trình xấp xỉ các mẫu tương tự về 1 giá trị biên độ gọi

là mức lượng tử.
-Khoảng cách giữa 2 mức lượng tử gọi là bước lượng tử.
Nếu gọi số mức lượng tử là:Q (q1,q2....qn).
“Ta có:

Q=2Y

`, trong đó:N-số bit biểu diễn mỗi mẫu.


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

%

+

=

°
si)

7

+

-

Hình 1.5 — Hàm lượng tử với bước lượng tử q = 1

-Thực tế,có 2 phương pháp lượng tử hóa:

+Lượng tử hóa tuyến tính có các bước lượng tử bằng nhau(lượng tử đều).
+lượng tử hóa phi tuyến có các bước lượng tử khác nhau(lượng tử khơng
đều).

“Trong hầu hết các thiết bị video ,thì tất cả các mức lượng tử đều có biên
độ bằng nhau và q trình lượng tử hóa được gọi là lượng tử hóa đều.
Lượng tử hóa đều là phép trong đó các mức lượng tử cách đều nhau.khi
đó giới hạn biên độ tín hiệu: @.A=2z
Trong đó:+a:Mức cực đại
-a:Mức cực tiểu
A:Bước lượng tử

'Nhiễu lớn

|

(a)

t

3}

(b)

Hình 3.9 (a) Tín hiệu lượng tử hóa vói nhiễu cộng (b) Tín hiệu sau bộ tái lượng tử hóa

-Lỗi xuất hiện khi nhiễu làm biên bộ vượt quá 1⁄2 bước lượng tử,các phần
còn lại bị triệt tiêu.
Lt

BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH
-Đây là q trình biến đổi từ 1 chuỗi các mẫu với vơ hạn biên độ sang các
giá trị nhất định,vì vậy quá trình này gây ra sai số gọi là sai số lượng tử
hóa.Khi đó cơng suất trung bình của sai số lượng tử hóa(nhiễu lượng tử
hóa):

re

D2

Nhận thấy:
© Nếu bước lượng tử càng lớn thì nhiễu lượng tử càng tăng. Khi
đó,khắc phục bằng cách tăng mức lượng tử đồng thời tăng số bit
mã hóa.

se _ Nếu bước lượng tử nhỏ quá trong quá trình truyền sẽ bị ảnh hưởng
của nhiễu.Nếu nhiễu lớn thì sẽ đẫn đến nhằm mức tín hiệu ,và các
mức gần 0 sẽ quy về 0.

*/Khắc phục nhiễu tích lũy của q trình lượng tử hóa.
-Ta có:Cơng suất nhiễu lượng tử hóa:
_ A

(24a

#12. O12
~Tỷ số tín hiệu trên tạp âm của phương pháp lượng tử hóa: §/ N =@°—1

-Cơng suất tín hiệu:

S=(@
Với:

2

pd?
US

S/.N(dB)=101g(Q? -1)

Để mã hóa Q mite thi cn b bit nhi phan:

Q=2’

,(b=log, 0)

Ta duge: S / N(dB) =101g(2” —1) = b.20log2 = 6b(dB)

Và: _ P, = 201g 2a—101g12—6b(dB) ,khi S/N tang thì cơng suất giảm di 6dB.

Nhận thấy:

+S/N phụ thuộc vào sé bit duge ding để mã hóa.

+Gán mức điện áp thấp cho các bước lượng tử lớn.

+Gán mức điện áp cao cho các bước lượng tử nhỏ.(Việc làm này tránh

ảnh hưởng của nhiễu tác động trong quá trình truyền)...

*/Xét ảnh hưởng của méo lượng tử.

_

oo

.

~Trong các hệ thông sử dụng it hon 8 bit dé biêu dién mau.sai so lugng tir
sé anh hưởng nghiêm trọng đến tín hiệu ban đầu,làm méo dạng sóng và
tăng hiệu ứng viền khơng mong muốn.
eŒ)=|xứ)~x'0)|

Trong đó: e()-sai số lượng tử
X(t)-gid tri các mẫu tín hiệu trước khi lượng tử
X '()-giá trị các mẫu tín hiệu sau khi lượng tử.


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH
Ở đây,e() có thé xem như I loại nhiễu do quá trình lượng tử hóa gây
ra(méo lượng tử).
-Ta có cơng thức xác dinh:(ty số giữa các giá trị biến đổi đỉnh-đỉnh và căn
bình phương sai số lượng tử của 1 hệ thống,nó quy định chất lượng hình
ảnh được khơi phục)

SO „(4B)= 68310810,
Trong đó:n- số bit biểu diễn mẫu

2010gu(_ “a
w

VB

(*)

tân số lây mẫu
„-tần số cao nhất của tính hiệu video
v,-mức điện áp tồn bộ thang lượng tử

Y„-mức trăng

Y„-mức đen
Với:

+hé NTSC:V, -V, =0,714
+hé PAL :v, -V, =0,7

-Từ công thức (*) nhận thấy:méo lượng tử phụ thuộc vào số mức lượng
tử. Và nó xuất hiện ở 2 dạng chính: +Hiệu ứng đường viền.
+Nhiễu hạt ngẫu nhiên.
¢ Hiệu ứng đường viền
-Xuất hiện ở những vùng có độ sáng thay đổi chậm và đều theo chiều
ngang,khi đó có những sọc với độ sáng cố định chia thành nhiều đường rõ
nét theo chiều đúng như đường biên.Khi tăng số mức lượng tử,hiệu ứng

đường viền sẽ giảm.Do đó với các ảnh có nhiều chỉ tiết ,méo lượng tử

phân bố ngẫu nhiên nên hiệu ứng đường viền xuất hiện ít.
© Nhiễu hạt ngẫu nhiên
-Xuất hiện ở những vùng ảnh rộng và có độ sáng đồng đều,là dạng nhiễu

các hạt giống như sương mù-khó nhận biết hơn hiệu ứng đường viền.
**/Khắc phục
-Với hiệu ứng đường viền thì phương pháp tốt nhất là cộng 2 tín hiệu

“dither' tín hiệu xung chữ nhật biên độ Q/2 và tín hiệu ngẫu nhiên có biên

độ < Q/3.vào tín hiệu video.
-Với nhiễu hạt ngẫu nhiên:Hiện tượng này có thể được sử dụng hiệu
chỉnh chất lượng ảnh qua việc biến đối méo từ dạng ngẫu nhiên.Quá trình
hiệu chỉnh được thực hiện bằng cách cộng tín hiệu có dạng đặc biệt-tín
hiệu “dither" ,vào tín hiệu video(q trình “dithering').Tín hiệu dither” có

nhiều dạng khác nhau ,thơng thường là dạng xung chữ nhật,tần số bằng 1⁄2
tần số lây mẫu,biên độ bằng 1⁄2 sóng lượng tử.
-Khi lượng tử hóa tín hiệu video màu hồn chỉnh ,có thể lay tai mau lam
nhiễu ngẫu nhién.Méo xuất hiện là méo pha vi sai số(có thể khắc phục
bằng cách tăng mức lượng tử) và méo khuếch đại vi sai số.


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH
-Do tín hiệu vào là không ổn định,cộng Với Các nhiễu trong quá trình sửa
nên q trình lượng tử hóa tín hiệu video cần sử dụng biên bảo hiểm. các
mức câm này cho phép tín hiệu video được an tồn trước các nguồn

nhiễu.Do ảnh hưởng của méo ở mức đen nhỏ hơn ảnh hưởng méo ở mức
trắng ,nên biên độ bảo hiểm của mức trắng lớn hơn mức đen.

-Sai số lượng tử phụ thuộc vào số bit biểu điễn mẫu.Trước kia thường sử

dụng 7 hoặc 8 bit để biểu diễn 1 mẫu,tương úng sẽ có 128 hoặc 256 mức

lượng tử.Ngày nay,đa số các thiết bị số tiêu chuẩn studio sử dụng 10 bit
mã hóa(2'" =1024-mức lượng tử).
2.3 Mã hóa
2.3.1 Khái niệm
-Mã hóa là q trình biến đổi các tín hiệu sau khi lượng tử hóa thành các

từ mã hay các bit nhị phân (0,1) nồi tiếp.

-Số bit đề mã hóa: log, Qlog, Q+1 b=log,@ hay log, Q(Q-mức lượng tử,thông thường số mức lượng tử là I số lẻ).
-Việc mã hóa tín hiệu thành các bit nhị phân làm tăng khả năng chống
nhiễu và phù hợp với đặc tính của kênh truyền giúp việc truyền đạt tốc độ
cao.
-Các mã sử dụng trong truyền hình số có thể được phân giải 1 cách quy
ước thành 4 nhóm:

+Các mã để mã hóa tín hiệu truyền hình

+Các mã đề truyền có hiệu quả cao theo kênh thơng tin

+Các mã thuận thiện cho việc giải mã và đồng bộ bên thu

+Các mã đề xử lý số tín hiệu trong các bộ phận khác nhau của hệ thống

truyền hình số.
-Khi chọn mã cho các tín hiệu của thiết bị truyền hình số cần chú yl số

điểm sau:
+Sự lập mã (cấu trúc toán học )gồm các số cần cho việc giải quyết các bài

tốn đặt ra.

+Các phương pháp mã hóa và giải mã các mã được chọn có thể thực hiện
trong các thiệt bị.
Ngồi ra,việc chọn mã cịn ảnh hưởng đến tốc độ truyền của thơng tin.
2.3.2 Các đặc tính của mã
2.3.3 Các loại mã sơ cấp
-Các loại mã sơ cấp chủ yếu được sử dụng trong mã hóa tín hiệu truyền
hinh,xy ly số,trong các thiết bị tổ hợp studio của trung tâm truyền hình
SỐ... là:

+Mã NRZ(No Return Zero):Trong mã này được chia làm các loại mã sau:

se _ NRZ-Unipolar:Đơn cực
e

se

NRZ-Polar

NRZ-Bipolar

:Cực

:Lưỡng cực(Mã tam phân).

+Mã RZ(Return to Zero):Trở về mức “0°.Và cũng có 3 loại như trên.


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

+Ma BiPh(Bi Phase) :hai pha

-So sánh 2 loại mã RZ. và mã NRZ thì ta thấy:Mã RZ có ưu điểm hơn so

với mã NRZ đó là:Thành phần 1 chiều của mã RZ nhỏ hơn mã NRZ và

khả năng khơi phục lại tín hiệu xung nhịp của nó dễ hơn(dựa vào hàm
mật độ pho công suất PSD của 2 loại mã).Tuy nhiên băng thông của mã
RZ rộng gập 2 lân băng thông của mã NRZ.
-Bảng từ mã của mã sơ cấp phải thỏa mãn điều kiện:
4
,Với N-số mức lượng tử được mã hóa.

-Mã sơ cấp bao gồm 2 loại mã:+Loại có trọng số.
+Loại khơng có trọng số.
Ta có:Một từ mã có trọng số bất kỳ có thể được biểu diễn 1 cách tổng
quát như sau:

k
a

F(@)=QGa+..+Cụ¡4”°=S Gái
Trong đó:

i-Số bậc theo thứ tự tổ hợp mã
q-trọng số của đa thức(2)
c;-Hệ sốtương ứng(có thể là 0 hoặc 1).
-Mã khơng có trọng số được hiểu là các loại mã mà có khoảng cách giữa
2tổ hợp mã kề nhau cách nhau một bit,do đó ít bị sai số và khi bị sai

cũng dễ khôi phục.Trong các loại mã này thì có mã Gray có khoảng cách
giữa 2 tổ hợp mã kể nhau cách nhau 1 bit.Do vậy,mã Gray được sử dụng
rộng rãi trong việc mã hóa ma trận của tín hiệu truyền hình dùng ống tia
điện tử.


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH
Mật độ

phổ-PSD

f.

2ƒ

3f.

Tần số -f

Hàm phân bố năng lượng phổ tần số của
các mã sơ câp

-Trong truyền hình số ,mã NRZ thường dùng cho các thiết bị studio và
thiết bị truyền các thông tin phụ trong tín hiệu truyền hình.Cịn mã RZ, thì
được dùng trong 1 số trường hợp truyền tín hiệu hình đi xa.Mã BiPh được
dùng trong q trình ghi tín hiệu số trên băng từ.Sở dĩ như vậy là do:Từ
hàm mật độ phổ công suất của 3 loại mã trên ta thấy:Mã NRZ có thành
phần 1 chiều tương đối lớn và khó khơi phục xung nhịp(Clock),điều này

gây khó khăn cho bên thu khi thu tín hiệu hình ảnh— Mắt đồng bộ. Với
ma RZ thì thành phan 1 chiều nhỏ hơn mã NRZ„và thành phần tại tần số

Z„ z0 nên khả năng khôi phục
mã này có thể được ding trong
nhiên cả 2 loại mã này,đêu khó
hoặc “1' liên tiếp = Khắc phục
tam phân).

xung Clock dé dàng hơn NRZ„do đó loại
1 số trường hợp truyền tín hiệu đi xa.Tuy
đơng bộ khi ta truyền 1 day cdc bit ’0’
bằng cách sử dụng mã Manchester(Mã

II/PHƯƠNG PHÁP CHUYÊN ĐÔI D/A
3.1 Khái niệm


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

-Q trình chuyển đổi số-tương tự (D/A),là q trình khơi phục lại tín

hiệu ban đầu được truyên đi,từ N sô hạng (N bit) đã biệt tín hiệu số với
độ chính xác là I mức lượng tử.

3.2 Sơ đồ khối

Mạch

logic

Tin
hiệu

số

D/A

;—x

Lay mau

LPF

>

tL»

>

5
Xung lây

mẫu

Video
tương
tư

-Mạch logic số:Tạo lại tín hiệu số đầu vào

-Mạch giải mã
sơ-tượng tự: :Biến đổi tín hiệu số thành các tín hiệu rời rạc

tương ứng dưới dạng các xung có biên độ thay đỗi.
-Mạch tạo xung lây mẫu và xung đồng hô:Tạo các xung lấy mẫu và đồng
bộ với mạch tạo các xung giông nhau.
-Bộ lọc thơng thấp(LPE):tách băng tần cơ bản của tín hiệu lấy mẫu (rời
rạc).
-Sau đó,tín hiệu được đưa qua bộ khuếch đại,khuếch đại tín hiệu đủ lớn
đưa ra hiển thị trên màn ảnh(Tín hiệu video tương tự).

-Đồ thị biểu diễn dạng tín hiệu và phổ của nó sau khi qua bộ biến đổi D/A
như sau:


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

Biên độ

Sin(x)/x

⁄
4f,

f,

\

4

Thời gian

Tín hiệu đầu ra bộ biến đỗi D/A.

18


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH
Biên độ
Băng tần cơ
bản

Biên dưới

<———>.

lạ

Biên trên

<——><———>,

,

fs

Tần số

Phổ tín hiệu tại đầu ra bộ biến đổi D/A.
IV/KÉẾT LUẬN

~Qua những nghiên cứu và tìm hiểu về các q trình biến đổi tín hiệu
tương ty sang s6(A/D) và từ tín hiệu số sang tương tự ta thấy: 'Việc biến

đổi sang tín hiệu số sẽ giảm được ảnh hưởng của nhiễu tác động trong
quá trình truyền và giúp cho việc sửa sai ở phía thu được dễ dàng hơn,tuy
nhiên việc làm này cũng phải trả giá đó là đòi hỏi băng tần sẽ rộng hơn so
với truyền tín hiệu tương tự.
Khi phân tích ta cũng thấy đđược,ứng với mỗi một hệ màu thì tần số lấy
mẫu cũng khác nhau.Tần sốlấy mẫu càng cao thì càng dễ cho việc sử
dụng các bộ lọc tránh chồng phổ và bộ lọc tái tạo.Và để tín hiệu khơng bị

hiện tượng chồng phổ thì tần số lấy mẫu phải tuân theo định lý lấy mẫu
(Nyquis0.Q trình lượng tử hóa và mã hóa trong bộ. biến đổi tương tự
sang số được diễn ra cùng nhau. Việc chọn loại mã để mã hóa cũng ảnh
hưởng đến khả năng chơng nhiễu trên đường truyền vì mỗi một loại mã
lại có chức năng,mục đích khác nhau.
Q trình chun đổi tínhiệu số sang tương tự khơng phải là phép
nghịch đảo của q trình biến đổi tín hiệu tương tự sang số do không thể
thực hiện phép nghịch đảo của q trình lượng tử hóa.

19


BÀI TẬP LĨN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

20