Đánh giá chất lượng điện năng lưới điện huyện xuân trường tỉnh nam định và các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.52 MB, 108 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------------------
ĐÀO THỊ LIÊN HƢƠNG
TRUYỀN HÌNH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO HDTV VÀ
ỨNG DỤNG TẠI ĐÀI TRUYỀN HÌNH VIỆT NAM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN HOÀNG DŨNG
Hà Nội – Năm 2014
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
LỜI CAM ĐOAN
Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy cô trong
Viện Điện tử Viễn thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo ra một môi
trường thuận lợi về cơ sở vật chất cũng như về chuyên môn trong quá trình tôi thực
hiện đề tài. Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô trong Viện Đào tạo Sau đại học đã
quan tâm đến khóa học này, tạo điều kiện cho các học viên có điều kiện thuận lợi
để học tập và nghiên cứu. Ngoài ra, để thực hiện đề tài nghiên cứu này, tôi xin
được gửi lời cảm ơn chân thành tới Ths. Nguyễn Trung Thành, là cán bộ thuộc
Ban Thời sự - Đài Truyền hình Việt Nam đã hết sức giúp đỡ, tạo điều kiện và
hướng dẫn tôi trong quá trình tìm hiểu thực tế tại Đài Truyền hình Việt Nam.
Và đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS. Nguyễn Hoàng
Dũng đã tận tình chỉ bảo, định hướng khoa học và hướng dẫn, sửa chữa cho nội
dung của luận văn này.
Tôi xin cam đoan rằng nội dung của luận văn này là hoàn toàn do tôi tìm
hiểu, nghiên cứu và viết ra. Tất cả đều được tôi thực hiện cẩn thận và có sự định
hướng, sửa chữa của thầy giáo hướng dẫn.
Tôi xin chịu trách nhiệm với những nội dung trong luận văn này.
Tác giả
Đào Thị Liên Hƣơng
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 3
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
MỤC LỤC
Trang
TRANG PHỤ BÌA.............................................................................................................. 1
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................... 3
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................ 4
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 9
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ ................................................. 11
1.1 Giới thiệu ................................................................................................................ 11
1.2 Sơ đồ khối tổng quát của một hệ thống truyền hình số ...................................... 12
1.3 Đặc điểm của truyền hình số ................................................................................. 12
1.4 Số hoá tín hiệu video .............................................................................................. 14
1.4.1 Lấy mẫu tín hiệu Video..................................................................................... 14
1.4.2 Lượng tử hoá ..................................................................................................... 17
1.4.3 Mã hoá .............................................................................................................. 18
1.5 Giảm tốc độ bit trong truyền hình........................................................................ 20
1.6 Một số phƣơng thức truyền dẫn tín hiệu truyền hình số .................................. 20
1.6.1 Hệ thống quảng bá truyền hình số qua cáp DVB-C.......................................... 22
1.6.2 Hệ thống quảng bá truyền hình số vệ tinh DVB-S ........................................... 22
1.6.3 Hệ thống quảng bá truyền hình số trên mặt đất DVB-T .................................. 24
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO HDTV ... 25
2.1 Tần số lấy mẫu và cấu trúc lấy mẫu ..................................................................... 26
2.2 Lƣợng tử hoá .......................................................................................................... 28
2.3 Nén video số bằng MPEG [3] ................................................................................ 30
2.3.1 Các chuẩn nén MPEG ....................................................................................... 30
2.3.2.Nguyên lý nén Video ........................................................................................ 31
2.3.3 Nén trong ảnh .................................................................................................... 32
2.3.4 Nén liên ảnh ...................................................................................................... 34
2.4 Nén MPEG 4 [3] ..................................................................................................... 36
2.4.1 Tổng quan về MPEG 4 ..................................................................................... 36
2.4.2 MPEG 4 Profile................................................................................................. 41
2.4.3 MPEG 4 Visual (Part 2) .................................................................................... 45
2.4.4 MPEG 4 AVC (Part 10)/ H264 ......................................................................... 50
CHƢƠNG 3: CÁC PHƢƠNG THỨC QUẢNG BÁ HDTV......................................... 59
3.1 Phát HDTV qua vệ tinh ......................................................................................... 62
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 1
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
3.1.1 Phát HDTV theo chuẩn DVB-S ........................................................................ 62
3.1.2 Phát HDTV theo chuẩn DVB-S2 [4] ................................................................ 64
3.2 Phát HDTV qua sóng mặt đất DVB-T ................................................................. 66
3.2.1 Chuẩn DVB-T ................................................................................................... 67
3.2.2 Chuẩn DVB-T2 [4] ........................................................................................... 68
3.3 Phát HDTV qua mạng cáp .................................................................................... 71
3.3.1 Chuẩn DVB-C ................................................................................................... 71
3.3.2 Giới thiệu DVB-C2[4] ...................................................................................... 75
3.3.3. Kiến trúc hệ thống DVB-C2. ........................................................................... 77
3.4 Phát HDTV qua IP................................................................................................. 80
3.5. Phát quảng bá HDTV tới thiết bị cầm tay không dây DVB-H ......................... 81
CHƢƠNG 4: TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG HDTV TẠI ĐÀI TRUYỀN
HÌNH VIỆT NAM............................................................................................................ 83
4.1. Những cơ sở pháp lý cho việc triển khai HDTV tại Đài Truyền hình Việt Nam
........................................................................................................................................ 83
4.2. Hiện trạng công nghệ, thiết bị sản xuất chƣơng trình của Đài THVN ............ 84
4.2.1 Đánh giá thực trạng thiết bị SXCT tại các Trung tâm thuộc Đài truyền hình
Việt Nam .................................................................................................................... 84
4.2.2 Các vấn đề liên quan đến việc sản xuất chương trình cần khắc phục: .............. 86
4.3 Chuẩn nén, định dạng file trong sản xuất chƣơng trình .................................... 89
4.3.1 Lựa chọn công nghệ sản xuất chương trình ...................................................... 89
4.3.2 Lựa chọn định dạng (format) quét HD ............................................................. 90
4.3.3 Lựa chọn định dạng nén trong sản xuất chương trình HD ............................... 91
4.3.4 Lựa chọn tốc độ bit cho sản xuất truyền hình HD ............................................ 93
4.3.5 Lựa chọn thiết bị tiền kỳ và vật ghi .................................................................. 96
4.3.6 Tổng kết các lựa chọn một số tiêu chuẩn kỹ thuật cho Đài THVN .................. 97
4.4 Các qui trình sản xuất chƣơng trình của Đài THVN ...................................... 101
4.5 Lộ trình thực hiện ................................................................................................ 102
KẾT LUẬN ..................................................................................................................... 104
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 107
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 2
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
A
ADC
Analog to Digital converter
Chuyển đổi tương tự số
ATSC
Advanced Television System
Ủy ban về hệ thống truyền hình
Committee
tiên tiến
Association of Radio Industries
Hiệp hội các doanh nghiệp và
and Business
ngành công nghiệp vô tuyến
AVC
Advanced Video Coding
Mã hóa video tiên tiến
AVO
Audiovisual object
Đối tượng âm thanh hình ảnh
ARIB
C
COFDM
CRT
Code Orthogonal Frequency
Ghép kênh phân chia theo tần số
Division Multiplexing
trực giao đã được mã hóa
Cathode Ray Tube
Ống tia catốt
D
DTH
Direct to home
Trực tiếp đến nhà
DVB-C
Digital Video Broadcasting –
Truyền hình số - Cáp
Cable
DVB-T
Digital Video Broadcasting –
Truyền hình số - Mặt đất
Terrestrial
DVB-S
Digital Video Broadcasting –
Truyền hình số - Vệ tinh
Satellite
DAC
Digital to Analog converter
Chuyển đổi số - tương tự
DCT
Discrete Cosine Transform
Biến đổi cosin rời rạc
DPCM
Differential Pulse Code
Điều chế xung mã vi sai
Modulation
DiBEG
Digital Broadcasting Expert
Nhóm các chuyên gia về truyền
Group
hình số
I
ISDB
Intergrated Service Digital
Dịch vụ tích hợp kỹ thuật số
Broadcasting
phát sóng
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 4
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
HDMI
HDTV
High Definition Multimedia
Giao diện đa phương tiện có độ
Interface
phân giải cao
High Definition Television
Truyền hình độ phân giải cao
M
MPEG
Moving Picture Experts Group
Nhóm các chuyên gia về hình
ảnh động
N
NTSC
NLE
National Television System
Ủy ban hệ thống truyền hình
Committee
quốc gia
Non-linear editing system
Hệ thống biên tập phi tuyến
O
OFDM
Othogonality Frequency
Ghép kênh phân chia theo tần số
Division Multiplexing
trực giao
P
PAL
Phase Alternating Line
Đảo pha theo dòng
PCM
Pulse Code Modulation
Điều chế xung mã
Q
QPSK
Quadrature Phase Shift Key
Khóa pha dịch vuông góc
QAM
Quadrature Amplitude
Điều chế biên độ vuông góc
Modulation
R
RLC
Mã hóa có độ dài thay đổi
Run Length Coding
S
Standard – Definition
Truyền hình có độ phân giải tiêu
Television
chuẩn
SFN
Single – Frequency network
Mạng đơn tần
STB
Set Top Box
Thiết bị thu và giải mã tín hiệu
SDTV
truyền hình số
T
THVN
Truyền hình Việt Nam
TTKT
Trung tâm kỹ thuật
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 5
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
TTKTSXCT
Trung tâm kỹ thuật sản xuất
chương trình
U
UHF
Ultra – High Frequency
Siêu cao tần
UHD
Ultra – High Definition
Siêu phân giải
V
VHF
Very high Frequency
Tần số cực cao
VLC
Variable Length Coding
Mã hóa có độ dài thay đổi
VTR
Video Tape Recorder
Ghi hình ảnh lên băng từ
VTV
Viet Nam Television
Truyền hình Việt Nam
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 6
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 - Sơ đồ khối của một hệ thống truyền hình số ................................................... 12
Hình 1.2 - Các chuẩn lấy mẫu tín hiệu số ......................................................................... 16
Hình 1.3 - Quá trình lượng tử hoá..................................................................................... 18
Hình 1.4 - Mô hình hệ thống truyền dẫn DVB .................................................................. 21
Hình 1.5 - Sơ đồ của hệ thống quảng bá truyền hình số hữu tuyến. .................................. 22
Hình 1.6 - Sơ đồ khối hệ thống quảng bá truyền hình số vệ tinh ..................................... 23
Hình 1.7 - Sơ đồ khối hệ thống thu truyền hình số ........................................................... 24
Hình 1.8 - Sơ đồ khối hệ thống DVB-T ............................................................................. 24
Hình 2.1- Độ phân giải hình ảnh của HDTV so với SDTV [1] ......................................... 25
Hình 2.3 – Tốc độ khung hình trong HDTV [1] ................................................................ 26
Hình 2.4 - Đặc tuyến biên tần của tín hiệu Y, C‟B, C‟R ..................................................... 27
Hình 2.5 - Tổng quan về chu trình nén MPEG [7] ............................................................ 32
Hình 2.6 - Biến đổi DCT.................................................................................................... 32
Hình 2.7 - Lượng tử hoá các hệ số biến đổi DCT .............................................................. 33
Hình 2.8 - Thứ tự trình chiếu các loại ảnh [8] ................................................................... 35
Hình 2.9 - Dự đoán bù chuyển động [8] ............................................................................ 35
Hình 2.10 - Âm thanh hình ảnh được kết hợp lại từ các AVO .......................................... 39
Hình 2.11 - Phân phối các dòng dữ liệu từ phía phát đến phía thu ................................... 40
Hình 2.12 - Thuật toán của MPEG 4 để mã hoá các chuỗi hình ảnh ................................. 48
Hình 2.13 - Ý tưởng mã hoá cơ bản cho chuỗi video MPEG 4 ........................................ 49
Hình 2.14 - Phân chia Slice và nhóm slice ........................................................................ 54
Hình 2.15 - Sơ đồ mã hoá MacroBlock ............................................................................. 55
Hình 2.16 - Kích thước dự đoán MB ................................................................................. 56
Hình 2.17 - Dự đoán bù chuyển động ................................................................................ 56
Hình 3.1 – Sơ đồ quá trình xử lý truyền phát tín hiệu HDTV [1]...................................... 60
Hình 3.2 – Các phương thức truyền dẫn tín hiệu truyền hình số [1] ................................. 61
Hình 3. 3 – Mô hình phát quảng bá tín hiệu HD qua vệ tinh ............................................. 62
Hình 3.4 - Sơ đồ hệ thống truyền hình số vệ tinh DVB-S[6] ............................................ 63
Hình 3.5 – Sơ đồ nguyên lý truyền tín hiệu HDTV qua sóng mặt đất[1] .......................... 66
Hình 3.6 - Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T[6] ................................... 67
Hình 3.7 - Sơ đồ khối hệ thống phát truyền hình số qua mạng cáp ................................... 71
Hình 3.8a - Gói dòng truyền tải MPEG-2 .......................................................................... 72
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 7
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
Hình 3.9 - Định vị các Bytes lên các Symbols cho kiểu điều chế 64-QAM ...................... 74
Hình 3.10 - Phối hợp định tuyến các Byte với mã hoá Visai hai bit MSB ....................... 75
trong điều chế QAM .......................................................................................................... 75
Hình 3.11 - So sánh điều chế sử dụng trong DVB-C và DVB-C2 .................................... 76
Hình 3.13a - Quá trình xử lý tín hiệu của hệ thống DVB-C2 ............................................ 78
Hình 3.13b - Cấu trúc xử lý tín hiệu đầu vào ..................................................................... 79
Hình 3.15e - Bộ phát tín hiệu ghép kênh trực giao OFDM ............................................. 80
Hình 3.16 - Qua trình thu phát phát HDTV qua IP ............................................................ 81
Hình 3.17 - Cấu trúc gói dữ liệu IP truyền HDTV qua IP có sử dụng mã sửa sai Reed
Solomon RFC 2733............................................................................................................ 81
Hình 3.18 – Sơ đồ nguyên lý truyền dẫn tín hiệu truyền hình tới thiết bị di động[1] ....... 82
Hình 0-1 - Mô hình chung của dây chuyền sản suất truyền hình ...................................... 95
Hình 4.2 - Mô hình sản xuất chương trình cho TT KTSXCT ........................................ 102
KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 104
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 107
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 8
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
MỞ ĐẦU
Truyền hình số là sự phát triển kế tiếp của truyền hình tương tự. Truyền
hình số mang lại những lợi ích to lớn trong công tác truyền thông nói chung và
lĩnh vực truyền hình nói riêng. Cùng với sự phát triển của công nghệ số, các hệ
thống truyền hình số đã dần dịch chuyển từ truyền hình độ phân giải tiêu chuẩn
SDTV (Standard Definition Television) sang truyền hình độ phân giải cao HDTV
(High Definition Television).
Truyền hình số độ phân giải cao (HDTV – High Definition Television) là
hệ thống truyền hình số kế thừa những ưu điểm của hệ thống truyền hình số độ
phân giải tiêu chuẩn SDTV, ngoài ra còn có những ưu điểm vượt trội như chất
lượng hình ảnh cao hơn (độ phân giải 1920 x 1080), tỷ lệ khuôn hình với kích
thước chiều dài tăng lên (16:9). Điều đó dẫn tới nội dung ghi hình tăng lên. Tuy
nhiên, bên cạnh những ưu điểm thì truyền hình HDTV có hạn chế là tốc độ bít tăng
lên điều đó có nghĩa là độ rộng một kênh truyền tăng lên suy ra dung lượng kênh
truyền giảm đi.
Các hệ thống truyền hình số độ phân giải cao HDTV trên thế giới hiện nay
được áp dụng khá phổ biến như ở: các nước châu Âu, Nhật Bản, Mỹ, các nước
châu Á trong đó có cả Việt Nam và được phát trên các hệ thống truyền hình số mặt
đất, truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp và qua mạng Internet.
Với những đặc tính ưu việt của mình, có thể khẳng định HDTV là xu
hướng tất yếu trong thời gian tới. Từ thực tế trên, việc nghiên cứu, tìm hiểu tổng
quan công nghệ HDTV và thực tế triển khai áp dụng tại Đài Truyền hình Việt Nam
là cần thiết. Nội dung của luận văn được chia thành 4 chương như sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về truyền hình kỹ thuật số
Chƣơng 2: Tổng quan về truyền hình độ phân giải cao HDTV
Nghiên cứu về các công nghệ và kỹ thuật sử dụng trong HDTV: Lấy mẫu,
lượng tử hoá, nén video số, chuẩn nén MPEG4, MPEG-4/AVC,
Chƣơng 3: Các phƣơng thức quảng bá HDTV
Giới thiệu chuẩn DVB thế hệ thứ 2 (DVB-T2,DVB-S2,DVB-C2, DVB-H)
Chƣơng 4: Tình hình triển khai ứng dụng HDTV tại Đài Truyền hình
Việt Nam.
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 9
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
Qua lời nói đầu tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS.Nguyễn Hoàng
Dũng, người đã tận tình hướng dẫn tôi trong quá trình hoàn thiện bản luận văn này,
cũng xin được cảm ơn các thầy cô giáo, gia đình, bạn học cùng lớp và đồng nghiệp
đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 10
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ
1.1 Giới thiệu
Sự phát triển vô cùng nhanh chóng và mạnh mẽ của khoa học - công nghệ
thế giới, đặc biệt là lĩnh vực công nghệ kỹ thuật số khiến cho ngành công nghiệp
phát thanh và truyền hình thực sự bước vào một cuộc cách mạng mới. Và việc
chuyển đổi từ truyền hình tương tự sang truyền hình kỹ thuật số không chỉ tạo cơ
hội cho những ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông cũng như các dịch vụ
đa phương tiện có thể tiếp cận tới người dùng dễ dàng hơn mà còn giải phóng
nguồn tài nguyên tần số vốn ngày càng hạn hẹp dành cho những dịch vụ khác như
mạng băng thông rộng không dây.
Việc chuyển đổi từ truyền hình tương tự sang truyền hình số là xu thế tất
yếu và đã được triển khai thực hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới. Với việc phê
duyệt “Đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất đến năm 2020”,
Chính phủ Việt Nam đã xác lập định hướng và lộ trình cho việc số hóa toàn diện
truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất ngay trong những năm tới.
Số hoá tín hiệu video thực tế là sự biến đổi tín hiệu video tương tự (Analog)
sang dạng số (Digital).Công nghệ truyền hình số đã và đang bộc lộ thế mạnh tuyệt
đối so với công nghệ tương tự trên nhiều lĩnh vực.Tuy nhiên việc chuyển đổi tín
hiệu video từ tương tự sang số cũng có nhiều vấn đề cần xem xét nghiên cứu.
Tín hiệu video, theo tiêu chuẩn OIRT có tần số ≤ 6MHz vì vậy theo tiêu
chuẩn Nyquist để đảm bảo chất lượng, tần số lấy mẫu phải lớn hơn 12MHz; với số
hoá 8 bít, để truyền tải đầy đủ thông tin một tín hiệu video thành phần có độ phân
giải tiêu chuẩn, tốc độ phải lớn hơn 200Mbit/s. Đối với truyền hình độ phân giải
cao HDTV, tốc độ bit lớn hơn 1Gbit/s.Dung lượng này quá lớn, các kênh truyền
hình thông thường không có khả năng truyền tải. Vì vậy các vấn đề mấu chốt cần
xem xét trong quá trình số hoá tín hiệu video bao gồm:
-
Tần số lấy mẫu
-
Phương pháp lấy mẫu
-
Tỷ lệ tần số lấy mẫu tín hiệu chói : tín hiệu hiệu màu (trong trường hợp
số hoá tín hiệu thành phần)
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 11
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
-
Nén tín hiệu video để giảm dung lượng dữ liệu để có thể truyền tín hiệu
truyền hình số trên các kênh truyền hình thông thường trong khi vẫn
đảm bảo chất lượng tín hiệu.
1.2 Sơ đồ khối tổng quát của một hệ thống truyền hình số [9]
Sơ đồ khối của một hệ thống truyền hình số có dạng như hình 1.1.
Biến đổi
tương tự/số
Kênh
thông tin
Biến đổi
số/tương tự
Tại phía phát, tín hiệu truyền hình tương tự trước tiên được biến đổi thành
dạng số, sau đó được nén và ghép kênh rồi đưa vào thiết bị phát thực hiện mã hoá
kênh và điều chế tín hiệu để phát lên kênh truyền.
Tại phía thu, thiết bị thu thực hiện xử lý biến đổi ngược lại các quá trình
biến đổi tại phía phát như giải điều chế tín hiệu, tiếp đó là giải mã hoá kênh, tách
kênh, giải nén và thực hiện biến đổi số/tương tự để đưa ra tín hiệu truyền hình
tương tự như ban đầu.
Giải mã tín hiệu truyền hình thực hiện biến đổi tín hiệu truyền hình số thành
tín hiệu truyền hình tương tự. Hệ thống truyền hình số sẽ trực tiếp xác định cấu
trúc mã hoá và giải mã tín hiệu truyền hình.
Mã hoá kênh đảm bảo chống các sai sót cho tín hiệu trong kênh thông tin.
Thiết bị mã hoá kênh phối hợp đặc tính của tín hiệu số với kênh thông tin. Khi tín
hiệu truyền hình số được truyền đi theo kênh thông tin, các thiết bị biến đổi trên
được gọi là bộ điều chế và bộ giải điều chế.
1.3 Đặc điểm của truyền hình số [9]
Truyền hình số có nhiều ưu điểm đáng kể so với truyền hình tương tự, và đó
cũng là lý do cho việc chuyển dời hệ thống truyền hình tương tự sang truyền hình
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 12
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
số. Những ưu điểm của công nghệ kỹ thuật số nói chung cũng là những ưu điểm
của truyền hình kỹ thuật số, bao gồm:
+ Có thể tiến hành rất nhiều quá trình xử lý trong Studio (trung tâm truyền
hình) mà tỷ số S/N không giảm. Trong truyền hình tương tự thì việc này gây méo
tích luỹ (mỗi khâu xử lý đều gây méo).
+ Thuận lợi cho quá trình ghi, đọc: có thể ghi đọc vô hạn lần mà chất lượng
không bị giảm.
+ Dễ sử dụng thiết bị tự động kiểm tra và điều khiển nhờ máy tính.
+ Có khả năng lưu tín hiệu số trong các bộ nhớ có cấu trúc đơn giản và sau
đó đọc nó với tốc độ tuỳ ý.
+ Khả năng truyền trên cự ly lớn: tính chống nhiễu cao (do việc cài mã sửa
lỗi, chống lỗi, bảo vệ…).
+ Dễ tạo dạng lấy mẫu tín hiệu, do đó dễ thực hiện việc chuyển đổi hệ
truyền hình, đồng bộ từ nhiều nguồn khác nhau. dễ thực hiện những kỹ xảo trong
truyền hình.
+ Các thiết bị số làm việc ổn định, vận hành dễ dàng và không cần điều
chỉnh các thiết bị trong khi khai thác.
+ Có khả năng xử lý nhiều lần đồng thời một số tín hiệu (nhờ ghép kênh
phân chia theo thời gian).
+ Có khả năng thu tốt trong truyền sóng đa đường. Hiện tượng bóng ma
thường xảy ra trong hệ thống truyền hình tương tự do tín hiệu truyền đến máy thu
theo nhiều đường. Việc tránh nhiễu đồng kênh trong hệ thống thông tin số cũng
làm giảm đi hiện tượng này trong truyền hình quảng bá.
+ Tiết kiệm được phổ tần nhờ sử dụng các kỹ thuật nén băng tần, tỉ lệ nén
có thể lên đến 40 lần mà hầu như người xem không nhận biết được sự suy giảm
chất lượng. Từ đó có thể thấy được nhiều chương trình trên một kênh sóng, trong
khi truyền hình tương tự mỗi chương trình phải dùng một kênh sóng riêng.
+ Có khả năng truyền hình đa phương tiện, tạo ra loại hình thông tin hai
chiều, dịch vụ tương tác, thông tin giao dịch giữa điểm và điểm. Do sự phát triển
của công nghệ truyền hình số, các dịch vụ tương tác này ngày càng phong phú đa
dạng và ngày càng mở rộng. Trong đó có sự kết hợp giữa máy thu hình và hệ
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 13
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
thống máy tính, truyền hình từ phương tiện thông tin đại chúng trở thành thông tin
cá nhân.
Tuy nhiên truyền hình số cũng có những nhược điểm cần khắc phục, đó là:
+ Dải thông của tín hiệu chưa nén cao dẫn đến độ rộng băng tần của thiết bị
và hệ thống truyền lớn hơn nhiều so với tín hiệu tương tự.
+ Việc kiểm tra chất lượng tín hiệu số ở mỗi điểm của kênh truyền thường
phức tạp hơn (phải dùng mạch chuyển đổi số – tương tự).
Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét từng vấn đề mấu chốt trong quá trình số hoá
tín hiệu video.
1.4 Số hoá tín hiệu video
Quá trình số hoá tín hiệu video bao gồm các công đoạn: lấy mẫu tín hiệu,
lượng tử hoá và cuối cùng là mã hoá. Sau đây, chúng ta sẽ lần lượt xem xét từng
công đoạn và các kỹ thuật được đề xuất thực hiện.
1.4.1 Lấy mẫu tín hiệu Video
a. Lựa chọn tần số lấy mẫu
Bước đầu tiên của quá trình biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số là lấy
mẫu tín hiệu. Có nhiều yếu tố quyết định việc lựa chọn tần số lấy mẫu. Tần số lấy
mẫu cần được xác định nhằm thoả mãn các yêu cầu sau: chất lượng hình ảnh nhận
được tốt, tín hiệu truyền đi với tốc độ bit nhỏ nhất có thể hay độ rộng băng tần là
nhỏ nhất và mạch thực hiện đơn giản.Theo định lý lấy mẫu Nyquist – Shannon để
cho việc lấy mẫu không gây méo, ta phải chọn tần số lấy mẫu thoả mãn (fsa ≥ 2
fmax). Nếufsa< 2fmax sẽ xảy ra hiện tượng chồng phổ làm xuất hiện các thành phần
phụ và xuất hiện méo, ví dụ như hiệu ứng lưới trên màn hình (do các tín hiệu vô
ích nằm trong băng tần video), méo sườn xung tín hiệu, làm nhoè biên ảnh (do
hiệu ứng bậc thang), các điểm sáng tối nhấp nháy trên màn hình. Trị số fsa tối ưu
sẽ khác nhau cho các trường hợp: tín hiệu chói, tín hiệu màu cơ bản (R, G, B), các
tín hiệu hiệu số màu, tín hiệu Video màu tổng hợp. Cuối cùng việc chọn tần số lấy
mẫu còn phụ thuộc vào hệ thống truyền hình màu.
*Lấy mẫu tín hiệu video tổng hợp (video composite):
Theo định lý lấy mẫu Nyquist – Shannon,với dải thông tín hiệu video tương
tự là 6 MHz thì tần số lấy mẫu tối thiểu cho tín hiệu video phải lớn hơn hoặc bằng
12 MHz. Tuy nhiên nếu chọn tần số lấy mẫu ( fsa ) mà khôn xem xét tới tần số sóng
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 14
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
mang màu (fsc) thì có hiện tượng xuyên điều chế giữa fsa và fsc, gây ra méo tín hiệu
sau khi khôi phục nên có thể chọn tần số lấy mẫu fsa = 3fsc, tuy nhiên không đáp
ứng được cho chất lượng Studio. Tiêu chuẩn tần số lấy mẫu được áp dụng cho
video số composite là: fsa = 4fsc .
Như vậy tần số lấy mẫu đối với tín hiệu tổng hợp hệ PAL:
4,433 MHz x 4 = 17,7344 MHz
Sử dụng cấu trúc lấy mẫu trực giao, mỗi mẫu được lượng tử hoá 8 bit hoặc 10 bit
sẽ tạo ra dòng bit nối tiếp có tốc độ 141,76 Mbps hoặc 177,2 Mbps. Tín hiệu
Video tổng hợp dưới dạng số có chất lượng hạn chế do không thể giải quyết các
vấn đề pha tải màu, can nhiễu giữa tín hiệu chói và màu nên không còn được sử
dụng rộng rãi trong những năm gần đây.
* Lấy mẫu tín hiệu video thành phần (component)
Lấy mẫu và mã hoá tín hiệu video thành phần có thể khắc phục được các
nhược điểm của lấy mẫu tín hiệu video tổng hợp như loại bỏ được sự phức tạp về
tải tần màu và các méo khác. Khuyến nghị 601 của ITU (ITU-R.BT601/656) đã
định nghĩa chuẩn lấy mẫu Video số cho Studio truyền hình của cả hai hệ thống 625
dòng và 525 dòng dựa trên việc số hoá các thành phần Y, CR, CB trong đó CR, CB
là các tín hiệu biểu diễn tín hiệu hiệu màu R-Y và B-Y đã qua quá trình chuyển đổi
tương tự/số, được biểu diễn chung cho cả hệ PAL và NTSC với CR = 0,71(R-Y)
và CB = 0,564(B-Y ). Tần số lấy mẫu tín hiệu chói được chọn chung, bằng bội số
nguyên của tần số dòng cho cả hai hệ 625 dòng & 525 dòng. Tần số lấy mẫu của
tín hiệu chói Y:
fSa luminance = 858 fh 525 = 864fh 625 = 13,5 MHz.
Tần số lấy mẫu tín hiệu màu tuỳ thuộc theo chuẩn lấy mẫu, biểu thị tỷ lệ lấy
mẫu giữa các tín hiệu thành phần Y, CR và CB. Cấu trúc lấy mẫu trực giao các tín
hiệu Y, CR, CB theo chuẩn lấy mẫu 4:4:4 ; 4:2:2 ; 4:2:0 ; 4:1:1. Cấu trúc này được
mô tả ở hình vẽ dưới. [3]
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 15
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
Hình 1.2 - Các chuẩn lấy mẫu tín hiệu số
Trong tiêu chuẩn này, các mẫu được lượng tử và biểu diễn bằng 8 bit hoặc
10 bit/mẫu. Lượng tử hoá 8 bit ta có 256 mức lượng tử và 10 bit là 1024 mức
lượng tử, các mức này được qui định khoảng bảo vệ cần thiết phù hợp với từng
thành phần tín hiệu video.
Tốc độ dòng dữ liệu theo chuẩn lấy mẫu 4: 2: 2 (PAL)
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 16
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
Khi lấy mẫu 10 bit: (864 + 432+ 432) 625 2510 = 270 (Mbit/s)
Với hệ PAL 625 dòng: có 576 dòng tích cực, mỗi dòng tín hiệu chói được biểu
diễn bằng 720 mẫu ta có tốc độ dòng dữ liệu tích cực theo chuẩn lấy mẫu 4: 2: 2.
[3]
Khi lấy mẫu 8 bit:
(720 + 360+ 360) 576 25 8 = 166 (Mbit/s)
Khi lấy mẫu 10 bit: (720 + 360+ 360) 576 2510 = 207 (Mbit/s)
Chuẩn 4:2:2 cho chất lượng hình ảnh cao nên được sử dụng là chuẩn trong
sản xuất chương trình (Studio), chuẩn 4:1:1 có chất lượng màu kém hơn so với
4:2:2 nhưng có tốc độ bit thấp hơn nên được sử dụng làm các chương trình thời sự,
khoa học giáo dục....Trong công đoạn phát sóng sử dụng chuẩn 4:2:0, chất lượng
hình khi phát sóng tương đương với sử dụng thiết bị Betacam Analog.
Tuy nhiên tốc độ bit lớn sẽ đòi hỏi bộ nhớ lớn khi lưu trữ và dải thông rộng
khi truyền dẫn. Do đó cần phải nén dòng bit video, tức là cần phải biểu diễn dòng
bit video với tốc độ bit thấp hơn mà chất lượng hình ảnh không bị suy giảm hoặc
suy giảm ở mức chấp nhận được.
b. Cấu trúc lấy mẫu.
Để khôi phục chính xác hình ảnh thì tần số lấy mẫu phải là bội của tần số
dòng. Khi này, điểm lấy mẫu trên các dòng quét kề nhau sẽ thẳng hàng với nhau và
tránh được các méo đường biên gây ra.
Như vậy, việc lấy mẫu không những phụ thuộc theo thời gian mà còn phụ
thuộc vào toạ độ các điểm lấy mẫu. Có 3 dạng liên kết vị trí các điểm lấy mẫu
được sử dụng phổ biến cho cấu trúc lấy mẫu tín hiệu video:
Cấu trúc trực giao.
Cấu trúc “quincunx” mành.
Cấu trúc “quincunx” dòng.
1.4.2 Lượng tử hoá
Lượng tử hoá là bước kế tiếp bước lấy mẫu tín hiệu trong quá trình biến đổi
tương tự/số, là quá trình mà biên độ tín hiệu được chia thành các mức (rời rạc hoá
tín hiệu) - gọi là mức lượng tử, khoảng cách giữa hai mức lượng tử kề nhau được
gọi là bước lượng tử.
Số giá trị lượng tử Q được xác định theo biểu thức:
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 17
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
Q 2N
(2.4)
N – là số bit biểu diễn mỗi mẫu.
Tín hiệu số sau lượng tử hoá là một giá trị xấp xỉ của tín hiệu ban đầu bởi
vì tất cả các giá trị nằm trong một mức lượng tử đều có một giá trị như nhau- đó
chính là mức lượng tử Q.
Biên độ
Mức lượng tử
Q
n+5
Q
Q
n+4
Q
Q
n+3
Q
n+2
Thời gian
T
T
T
T
T
T
T
Q
T
n+1
Lỗi
lượng tử
n
Các mẫu
Hình 1.3 - Quá trình lượng tử hoá
Quá trình lượng tử hóa gây ra sai số lượng tử, đây là một nguồn nhiễu
không thể tránh khỏi trong các hệ thống số, nhiều trường hợp nó ảnh hưởng
nghiêm trọng đến độ chính xác và tin cậy của tín hiệu.
1.4.3 Mã hoá
a. Khái niệm
Bước cuối cùng trong biến đổi tương tự/số là khâu mã hoá. Quá trình mã
hoá biến đổi các mức lượng tử thành chuỗi các bit “0”, “1”. Quá trình này biến đổi
cấu trúc nguồn tín hiệu mà không làm thay đổi tin tức nhằm mục đích cải thiện các
chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống truyền tin. Dữ liệu sau mã hoá có ưu điểm: tính
chống nhiễu cao hơn, tốc độ hình thành tương ứng với khả năng truyền tải của
kênh.
Độ dài của dãy tín hiệu nhị phân này (gọi là từ mã nhị phân) được tính
bằng số lượng các bit “0”, “1” là một trong các chỉ tiêu chất lượng của kỹ thuật số
hoá tín hiệu, nó phản ánh mức sáng, tối, màu sắc của hình ảnh được ghi nhận và
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 18
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
biến đổi. Về nguyên tắc, độ dài dãy nhị phân này càng lớn thì độ phân giải tín hiệu
càng cao, độ phân giải hiện nay là 8 bit/mẫu.
Các loại mã trong truyền hình số bao gồm:
-
Các mã để mã hoá tín hiệu truyền hình.
-
Các mã để truyền có hiệu quả cao qua kênh thông tin.
-
Các mã để thuận tiện cho việc giải mã và đồng bộ bên thu.
-
Các mã xử lý số tín hiệu trong các phần khác nhau của hệ thống truyền
hình số.
Về cấu trúc toán học, ta có các loại mã:
-
Mã hóa sơ cấp.
-
Mã hóa hiệu chỉnh.
b. Các đặc tính cơ bản của mã
Quá trình biến đổi các giá trị lượng tử hoá của tín hiệu thành tổ hợp các tín
hiệu khác nhau gọi là sự mã hoá, còn các nhóm ký hiệu thông tin cách điểm mã
hoá gọi là mã.
Các mã mà các tổ hợp của nó bao gồm một số các ký hiệu như nhau gọi là
mã đều đặn, còn các mã mà các tổ hợp của nó bao gồm một số các ký hiệu khác
nhau gọi là mã không đều đặn.
Lý thuyết mã có hai hướng nghiên cứu để khắc phục độ dư tín hiệu truyền
hình:
-
Nghiên cứu các cấu trúc mã nâng cao độ chính xác của việc truyền theo
kênh thông tin có nhiễu (mã chống sai số, mã hiệu chỉnh…).
-
Nghiên cứu các mã làm triệt tiêu độ dư của tín hiệu đã mã hoá trong
kênh chống nhiễu (nén tín hiệu).
Để phục vụ các yêu cầu về ghi, truyền tín hiệu video, mã hoá được sử dụng
trong các trường hợp:
-
Mã hoá sơ cấp: Dùng để tạo tín hiệu số ở studio.
-
Mã bảo vệ và sửa sai: Tăng khả năng chống chịu của tín hiệu trong kênh
có nhiễu.
-
Mã truyền tuyến tính: Tăng khả năng truyền dẫn.
Ban đầu, tất của các tín hiệu video số được mã hoá sơ cấp, sau đó là mã hoá
chuyển đổi. Mã sơ cấp là mã cơ sở mà từ đó hình thành mã bảo vệ.
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 19
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
1.5 Giảm tốc độ bit trong truyền hình
Nếu sử dụng PCM tuyến tính để số hoá tín hiệu Video tương tự thì tốc độ bit
sẽ rất cao và do đó thiết bị Video số cũng như thiết bị truyền dẫn số cần phải có dải
thông rất lớn. Điều này là không khả thi nên vấn đề đặt ra là cần phải giảm tốc độ
bit. Việc giảm tốc độ bit có thể thực hiện được vào các yếu tố sau:
-
Nguồn tín hiệu Video tương tự được xem như nguồn có nhớ. Các thông
tin được truyền trên hai dòng liên tiếp chỉ khác nhau rất ít. Nó cũng
đúng cho cả hai mành (nửa mành) và 2 ảnh kề nhau. Hay nói cách khác:
Một số thông tin nhất định trong tín hiệu Video có thể được khôi phục
lại ở đầu thu mà không cần truyền nó đi.
-
Khả năng cảm nhận của mắt người: độ nhạy của mắt, các đặc điểm về
phổ của mắt, khả năng phân biệt của mắt, độ lưu ảnh của võng mạc là
giới hạn nên không cần truyền đi toàn bộ thông tin chứa trong các dòng
và các mành hoặc các ảnh liên tục mà mắt người không có khả năng
phân biệt, các tín hiệu không truyền đi đó gọi là tín hiệu dư thừa
(Redundanced Video Signal).
-
Để giảm tốc độ bit của tín hiệu truyền hình số còn thực hiện chọn mã
thích hợp có thể thực hiện theo các nhóm sau:
+ DPCM: PCM phi tuyến, PCM có dự báo, PCM vi sai.
+ Mã chuyển vị (chuyển đổi)
+ Mã nội suy và ngoại suy
Trong đó: PCM đòi hỏi tốc độ bit cao. DPCM sử dụng đặc trưng thống kê
ảnh và tín hiệu Video và cũng như đặc điểm của mắt người cho phép làm giảm tốc
độ bit nên trong truyền hình số phương pháp điều chế xung mã vi sai được sử dụng
khá phổ biến.
1.6 Một số phƣơng thức truyền dẫn tín hiệu truyền hình số [10]
Ưu điểm của truyền hình số là có thể giảm đáng kể dung lượng của tín hiệu
cần truyền tải. Một kênh truyền hình quảng bá tương tự khi truyền tín hiệu truyền
hình số có thể truyền được trên 6 chương trình và mỗi chương trình có thể kèm
theo 2 đến 4 đường tiếng. Ứng dụng kỹ thuật truyền hình số có nén có thể truyền
một chương trình truyền hình độ phân giải cao HDTV trên một kênh thông thường
có băng thông (6-8)MHz, điều mà kỹ thuật tương tự không thể giải quyết được.
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 20
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
Truyền hình số có nén được sử dụng rộng rãi cho nhiều cấp chất lượng khác
nhau. Từ SDTV có chất lượng tiêu chuẩn đến HDTV có chất lượng cao với tốc độ
bit từ 5 – 24 Mb/s, được truyền dẫn và phát sóng qua cáp, qua vệ tinh và trên mặt
đất. Có rất nhiều tiêu chuẩn nén dùng cho truyền hình số: MPEG-1, 2, 3, 4, 7….do
Moving Picture Experts Group nghiên cứu và phát triển.
Chương trình quảng bá truyền hình số (digital video broadcasting DVB) chủ
yếu sử dụng tiêu chuẩn nén MPEG-2, nó có phương thức sửa mã sai; căn cứ vào
các chương trình đa phương tiện Multimedia, sẽ chọn lựa các phương thức điều
chế tương ứng.
Hiện nay có ba tiêu chuẩn truyền hình số là DVB (Châu Âu), ATSC (Mỹ),
ISDB-T (Nhật), trong đó DVB tỏ ra có nhiều ưu điểm và có khoảng 84% số nước
trên thế giới lựa chọn sử dụng trong đó có Việt Nam.
Mô hình hệ thống truyền dẫn DVB được mô tả như hình vẽ dưới đây:
Dựng chương
trình 1
Dựng chương
trình 2
Ghép
kênh
chương
Dựng chương
Mã hoá đầu
Điều chế
Đến mạng
chương trình
cuối cáp
QAM
cáp
Truyền đa
Mã hoá kênh
Điều chế
Đến vệ
QPSK
tinh
chương trình
trình
trình n
Truy cập
Truyền đa
Đến máy
Truyền đa
Mã hoá kênh
chương trình
có
Điều chế
phát sóng
COFDM
trạm mặt
đất
điều kiện
Hình 1.4 - Mô hình hệ thống truyền dẫn DVB
Sau khi xác định các tiêu chuẩn của phát truyền hình số DVB, tuỳ theo lĩnh
vực ứng dụngvà yêu cầu truyền các nội dung đa phương tiện khác nhau nên DVB
đã được tổ chức và phân chia thành một số hệ thống, cụ thể là hệ thống quảng bá
truyền hình số vệ tinh DVB-S; hệ thống quảng bá truyền hình số cáp DVB-C
(Cable); hệ thống quảng bá truyền hình số vi ba DVB-M (Microwave); hệ thống
quảng bá truyền hình số mặt đất DVB-T (Terrestrial); hệ thống truyền hình số theo
mạng tương tác DVB-I (Interact); hệ thống truyền hình số hệ thống cộng đồng
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 21
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
DVB-CS (Community System)….Sau đây, chúng ta sẽ xem xét các đặc trưng kỹ
thuật của một số hệ thống truyền hình số quảng bá tiêu biểu.
1.6.1 Hệ thống quảng bá truyền hình số qua cáp DVB-C
DVB-C là hệ thống truyền dẫn qua cáp có độ rộng kênh truyền 7-8MHz, điều
chế QAM với 64 trạng thái, tốc độ dữ liệu cực đại từ lớp truyền MPEG-2 là 38,1
Mb/s.
Trong mạng truyền hình hữu tuyến do tín hiệu hình ảnh được truyền tải trên
đường dây cáp đồng trục nên ít bị can nhiễu bên ngoài. Trong các nguyên tắc DVB
đã quy định sử dụng các phương thức điều chế QAM, căn cứ vào trạng thái môi
trường truyền tải có thể sử dụng các tốc độ điều chế khác nhau như 16-QAM; 128QAM; 256-QAM.
Tín hiệu
từ vệ tinh
Tín
hiệu
từ vệ tinh
Tín
hiệu
từ vệ tinh
Máy thu vệ
Bộ giải điều
tinh số
chế số
Máy thu vệ
Bộ giải điều
Mạng hữu
tinh số
chế số
tuyến
Máy thu vệ
Bộ giải điều
Máy
tinh số
chế số
phát
Bộ trộn
Hình 1.5 - Sơ đồ của hệ thống quảng bá truyền hình số hữu tuyến.
Nguồn tín hiệu truyền hình lấy từ vệ tinh cần một máy thu vệ tinh số IRD
(Integrated Receiver Coder) để thu các chương trình khác nhau và chuyển đổi
thành dòng dữ liệu MPEG-2. Với tín hiệu thị tần-âm tần AV cần có bộ giải điều
chế số để giải mã tín hiệu, tạo ra dòng dữ liệu MPEG-2. Nguồn tín hiệu khác nhau
sẽ tạo ra dòng dữ liệu MPEG-2 ở bộ trộn nhiều đường số để tiến hành trộn và thu
được dòng tín hiệu có tốc độ cao hơn. Sau đó tín hiệu này được đưa vào bộ điều
chế QAM, bộ biến tần để đạt được dải tần cần thiết cho mạng truyền hình hữu
tuyến.
1.6.2 Hệ thống quảng bá truyền hình số vệ tinh DVB-S
Hệ thống truyền dẫn qua vệ tinh DVB-S có các đặc trưng như sau: Sử dụng
băng tần C và Ku, điều chế số QPSK, tối ưu hoá cho từng tải riêng cho từng bộ
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 22
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
phát đáp (Transponder: thiết bị thu phát trên vệ tinh) và công suất hiệu dụng, tốc
độ dữ liệu cực đại từ lớp truyền MPEG-2 là 38,1 Mb/s.
Bộ mã hoá
MPEG
Bộ mã hoá
MPEG
Bộ
Bộ
trộn
điều
nhiều
chế
đường
QPSK
Bộ đổi
tần lên
Phát
lên
vệ tinh
Bộ mã hoá
MPEG
MPEG
Hình 1.6 - Sơ đồ khối hệ thống quảng bá truyền hình số vệ tinh
Nguyên lý truyền hình số vệ tinh trình bày ở hình 1.6.Thông tin âm tần và
thị tần và các tín hiệu số trước tiên sẽ đi qua bộ nén số MPEG-2 (ENC) tiến hành
việc nén biên mã, tín hiệu truyền hình số với tốc độ trên 200Mb/s được nén xuống
còn 6Mb/s, dòng dữ liệu MPEG-2 bị nén nhiều đường sẽ được đưa vào bộ trộn
nhiều đường số và đầu ra sẽ nhận được dòng mã MPEG-2 có tốc độ cao hơn. Căn
cứ vào yêu cầu, các chương trình truyền hình cần tải sẽ được mã hoá, sau đó dòng
dữ liệu MPEG-2 được đưa vào bộ điều chế số QPSK. Cuối cùng tiến hành biến
tần, tín hiệu QPSK được điều chế tới trung tần IF, đạt tới tần số vi ba cần thiết của
dải sóng C hoặc Ku, thông qua anten phát để phát lên vệ tinh.
Sơ đồ khối của hệ thống thu truyền hình số vệ tinh được thể hiện trong hình
1.7. Tín hiệu vệ tinh qua bộ biến tần LNB, máy thu vệ tinh số IRD sẽ tiến hành
việc giải điều chế QPSK, giải mã đưa ra tín hiệu âm tần và thị tần, nếu dùng đầu
nối thu CATV ở trước thì mạng truyền hình hữu tuyến có thể được chia thành
phương thức truyền tải tương tự và phương thức truyền tải số.
Trong phương thức truyền tải tương tự thì số đường truyền đạt và số lượng
máy thu bằng nhau, do tín hiệu đầu ra của máy thu vệ tinh số IRD là AV cho nên
cần phải dùng các bộ điều chế tương tự với các kênh tần khác nhau để truyền tải
tín hiệu tới hộ dùng.
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 23
Truyền hình độ phân giải cao HDTV và ứng dụng tại Đài truyền hình Việt Nam.
Âm thanh
Tín hiệu từ vệ
Bộ
Máy thu
tinh
biến
vệ tinh
tần
số
Hình ảnh
Tivi
thông
thường
Hình 1.7 - Sơ đồ khối hệ thống thu truyền hình số
1.6.3 Hệ thống quảng bá truyền hình số trên mặt đất DVB-T
Hệ thống phát sóng số trên mặt đất DVB-T sử dụng độ rộng kênh 7-8MHz,
tốc độ dữ liệu cực đại từ lớp truyền MPEG-2 là 24Mb/s. Người ra sử dụng phương
pháp điều chế số mã hoá ghép kênh theo tần số trực giao COFDM do sự truyền tải
của hệ thống quảng bá truyền hình số trên mặt đất tương đối đặc biệt, có hiện
tượng phản xạ tín hiệu nhiều lần, can nhiễu rất nghiêm trọng.
Tín hiệu từ
vệ tinh
Máy thu vệ
Bộ trộn nhiều đường
tinh số
Tín hiệu từ
vệ tinh
Máy thu vệ
Bộ điều chế số
tinh số
A
V
Bộ nâng tần
Bộ mã hoá
MPEG - 2
A
V
VHF UHF
Bộ mã hoá
MPEG - 2
Hình 1.8 - Sơ đồ khối hệ thống DVB-T
Kết luận chƣơng 1
Những nội dung đã trình bày trong chương 1 cho ta cái nhìn tổng thể về các
vấn đề của truyền hình số, vai trò của việc lựa chọn tần số lấy mẫu, số bit lượng tử,
các loại mã và sự cần thiết phải nén tín hiệu nhằm đưa truyền hình số vào ứng
dụng thực tiễn.
Chương 2 sẽ đề cập tới phần Tổng quan của Truyền hình độ phân giải cao
HDTV.
Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596
Trang 24
