ỨNG DỤNG KỸ THUẬT NÉN VIDEO SỐ TRONG SẢN XUẤT CHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN HÌNH

: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT NÉN VIDEO SỐ TRONG SẢN XUẤT
CHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN HÌNH
Chương 3 của luận văn sẽ trình bày một số ứng dụng của kỹ thuật nén
video trong sản xuất chương trình Truyền hình, cụ thể là đối với các thiết bị
ghi hình, để từ đó đưa ra định hướng lựa chọn các thiết bị ghi hình tiên tiến
hơn trong sản xuất chương trình với các chuẩn nén cao hơn.
3.1. Giới thiệu dây chuyền sản xuất chương trình truyền hình
Dây chuyền sản xuất chương trình truyền hình là một hệ thống kỹ
thuật liên hoàn nhằm tạo ra một sản phẩm nghệ thuật theo ý đồ của đạo diễn,
nhằm mục đích truyền tải các thông tin (hình ảnh và âm thanh) đến người
xem một cách hiệu quả nhất. Về mặt kết cấu, người ta có thể khái quát dây
chuyền sản xuất chương trình truyền hình thành ba khâu chính : Tiền kỳ, hậu
kỳ và phát sóng.
Khâu tiền kỳ : Đây là khâu đầu tiên của dây truyền sản xuất chương
trình truyền hình, công việc chính của khâu này là thu nhận các thông tin về
hình ảnh và âm thanh từ các nguồn thu tín hiệu khác nhau. Ví dụ như từ vệ
tinh, từ trường quay (Studio) hoặc từ các đường truyền tin khác (cáp quang,
viba...)
Khâu hậu kỳ : Đây là khâu chính của dây chuyền sản xuất chương
trình truyền hình, các thông tin thu nhận được từ khâu tiền kỳ sẽ được xử lý,
gia công sắp xếp theo ý đồ của đạo diễn nhờ các thiết bị dựng hình chuyên
dụng. Các thiết bị này có thể được tổ chức thành các phòng riêng biệt và có
cấu hình thiết bị khác nhau tuỳ thuộc vào mục đích xử lý hình ảnh, âm thanh
hoặc nhiều vấn đề khác nhau trong đó có yếu tố kinh tế.
Khâu phát sóng : đây là khâu cuối cùng của dây chuyền sản xuất
chương trình truyền hình, khâu này sẽ tiếp nhận tín hiệu từ các nguồn thành
phẩm hoặc thu nhận các chương trình truyền hình trực tiếp từ phòng tổng
khống chế. Tại đây tín hiệu sẽ được phân bố, truyền tải đến các trạm phát
1
1
hình mặt đất hoặc phát lên vệ tinh để truyền tín hiệu đến người xem hoặc các

trạm thu lại tín hiệu truyền hình.
Dây chuyền sản xuất chương trình truyền hình có thể được biểu diễn
bằng sơ đồ tổng quát như trên hình 3.1: [5]
Khâu tiền kỳ Khâu hậu kỳ Khâu phát sóng
Thu tín hiệu từ vệ tinh
Truyền hình lưu động
Trường quay
(Studio)
Các nguồn truyền tin khác
Các phòng dựng hình
Các phòng lồng tiếng
Trạm phát mặt đất
Trạm phát lên vệ tinh
Hệ thống truyền tin khác
Phòng tổng khống chế
2
2
3.2. Giới thiệu một số thiết bị tiền kỳ và hậu kỳ trong công nghệ sản xuất
chương trình truyền hình.
3.2.1. Camera truyền hình
Camera truyền hình giữ một vai trò rất quan trọng trong dây truyền
sản xuất chương trình truyền hình. Vì nó chính là thiết bị đầu tiên quyết định
tới chất lượng hình ảnh của chương trình truyền hình, nếu chất lượng camera
không tốt thì các thiết bị kế tiếp dù có chất lượng cao cũng không thể tạo ra
hình ảnh có chất lượng cao.
ơ
3.2.2. Máy ghi hình
Máy ghi hình là thiết bị lưu giữ tín hiệu trên băng từ hoặc đĩa VCD,
DVD. Nó đã tồn tại và phát triển cùng với sự lớn mạnh và chuyển biến của
kỹ thuật truyền hình. Máy ghi hình được sản xuất từ nhiều hãng như Sony,

JVC, Panasonic, Ampex... Mỗi hãng đều có một đặc trưng riêng về thiết kế
mạch điện tử cũng như hệ cơ khí nhưng đều theo một định dạng chung. Mỗi
định dạng lại có nhiều thế hệ máy, đặc biệt trong những năm gần đây, cùng
với sự phát triển của công nghệ mới trong các lĩnh vực điện tử, tin học,
thông tin viễn thông, VTR cũng có nhiều thay đổi.
Phân loại VTR (hình 3.2)
VTR là loại thiết bị có định dạng ghi riêng và không ngừng đổi mới,
đặc biệt trong những năm gần đây. Thế hệ VTR tương tự chỉ có 1-2 định
dạng nhưng đến thế hệ VTR số có tới hàng chục định dạng. Các hãng sản
xuất đã chú ý đến tính tương thích mỗi khi thay đổi định dạng nhưng chỉ áp
dụng được chế độ Playback còn chế độ Rec phải tuân theo định dạng chuẩn.
VTR có thể phân loại theo hai nhóm chính : VTR số và VTR tương tự.
Ghi trực tiếp
VTR Format
3
Hình 3.1: Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống sản xuất chương trình truyền hình
3
VTR Digital
VTR Analog
Component
Composite
Digital Betacam
Betacam SX
DVCam
DVC PRO
D-VHS
Component
Composite
CTDM
FDM

Betacam SP
Ghi dưới màu
VHS
SVHS
Umatic
Hình 3.2: Phân loại VTR
Không sản xuất
Không sản xuất
4
4
a. Máy ghi hình tương tự
Các hệ máy ghi hình tương tự còn tồn tại một số nhược điểm :
- Hệ thống cơ khí phức tạp, sử dụng nguyên lý băng từ và đầu từ
chuyển động.
- Tín hiệu ghi trên băng là tín hiệu tương tự vì vậy khi in sao băng nhiều
lần thì chất lượng tín hiệu bị suy giảm.
- Máy ghi hình tương tự luôn cần đến những điều chỉnh tinh vi và phức
tạp làm hạn chế sự phát triển của sản xuất chương trình.
b. Máy ghi hình số
Một số ưu điểm của VTR số
- Xử lý tín hiệu số đem lại rất nhiều ưu điểm mà xử lý tín hiệu tương
tự không thể có được. Tỷ số S/N cao, chất lượng ảnh số tốt hơn rất nhiều và
cho phép số lần in sang băng lên tới hàng chục lần vẫn đảm bảo chất lượng.
- Phương pháp ghi tín hiệu số thành phần đảm bảo chất lượng, tránh
được hiện tượng can nhiễu giữa tín hiệu chói và màu.
- Máy ghi hình số có một số chức năng mà máy ghi hình tương tự
không thể có. Ví dụ : Trong chế độ A/B roll, khi máy ghi hình tương tự phải
dùng tới 02 máy phát và 01 máy ghi thì máy ghi hình số chỉ cần 01 máy phát
và 01 máy ghi bằng chức năng Preread (đọc tín hiệu trước khi ghi tín hiệu
mới trên băng).

5
5
- Các hệ thống điều chỉnh tự động AFC và APC trong máy ghi hình số
đảm bảo đọc và ghi chính xác, giảm được thời gian cân chỉnh bằng tay, đảm
bảo sự ổn định trong quá trình ghi và phát tín hiệu.
3.2.3. Bàn dựng hình
Đây là thiết bị chuyên dụng dùng để điều khiển máy ghi hình, bàn kỹ
xảo...bằng chế độ điều khiển từ xa. Bàn dựng hình có chức năng điều khiển
máy ghi hình : Play, Stop, Rew, FF.... Nhưng đặc biệt có các chế độ dựng
hình xử lý các tín hiệu hình và tiếng trên băng phục vụ cho khâu hậu kỳ.
3.2.4. Thiết bị kỹ xảo
* Kỹ xảo hình (Mix video): Đây là thiết bị dùng để kết hợp các đường
tín hiệu hình đầu vào, sau đó tạo ra các hiệu ứng của hình ảnh theo yêu cầu
của biên tập, đạo diễn.
Các kỹ xảo thường sử dụng : MIX, KEY, WIPE... Hiện nay có các bàn
kỹ xảo hình ứng dụng kỹ thuật số, vì vậy rạo ra rất nhiều các hiệu ứng sinh
động lôi cuốn người xem.
* Kỹ xảo tiếng (Mix audio) : Đây là một kỹ thuật cơ bản đối với một
kỹ thuật điều chỉnh âm thanh để tạo ra các chương trình theo yêu cầu hiện
nay. Công việc này đòi hỏi kiến thức nhất định về thiết bị trộn âm qua đó có
thể áp dụng vào thực tế công việc.
Các chức năng trên một bàn trộn âm: Một bàn trộn âm thường chia
làm 3 phần chính :
- Power Suply : (phần cấp nguồn) phần này thông thường được mặc
nhiên là có và rất ít khi được thể hiện trên sơ đồ.
- Input Module: (khối các kênh đầu vào) chia làm hai nhóm : Đầu vào
Mono và đầu vào Stereo.
- Master Module: (khối trộn âm và đưa tín hiệu ra) khối này chia
thành 3 phần :
+ Phần khống chế đầu vào và đầu ra

+ Phần quản lý các nhóm của tín hiệu . Không có với các Mix loại nhỏ
6
6
+ Phần quản lý các đầu vào phụ.
3.3. Kỹ thuật nén video áp dụng cho các thiết bị ghi hình số
3.3.1. Giới thiệu
Trong phạm vi nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật nén tín hiệu video số
trong sản xuất chương trình truyền hình, luận văn tập trung tìm hiểu một loại
thiết bị ghi hình đó là Máy ghi hình.
Để đến người xem truyền hình, ngoài các chương trình truyền hình
trực tiếp, các chương trình còn lại đều dùng VTR để phát lại. Các băng phát
sóng phải qua các khâu tiền kỳ, hậu kỳ, phát sóng. Hiện nay, tại các Đài
truyền hình trong cả nước, các khâu này đều dùng VTR đủ các loại, ít nhất
là hai loại (S VHS, DVC PRO) với các đài địa phương. Ở các đài lớn chủng
loại máy còn nhiều hơn, có đài lên tới gần chục loại (BTC SP, BTC SX, D
BTC, DVCAM…). Điều này cho thấy: cần đầu tư từng khâu như thế nào để
có tính hệ thống, ổn định, đảm bảo chất lượng cho dây chuyền SXCT.
Kỹ thuật nén dữ liệu có ý nghĩa lớn liên quan đến đường truyền và lưu
trữ tín hiệu. Đài truyền hình Việt Nam luôn đi đầu trong những bước thay
đổi thiết bị VTR để đáp ứng nhu cầu trao đổi chương trình với các đài trong
nước, do đó có nhiều định dạng VTR số với nhiều mục đích sử dụng đã ra
đời dần thay thế cho các thế hệ VTR tương tự. Trong VTR số, nén dữ liệu,
hay còn gọi là giảm tốc độ bit – BRR (Bit Rate Reduction) còn có nhiều ý
nghĩa đặc trưng khác nhau đặc biệt là vấn đề kết cấu máy. Sử dụng công
nghệ giảm tốc độ bit sẽ thực hiện thành công những thiết kế chủ yếu của
VTR số, đó là : gọn, tin cậy, cho thời lượng ghi băng dài, giá cả hợp lý, đảm
bảo được chất lượng và các tính năng của máy.
Để rõ hơn tác dụng của BRR, hãy xét một ví dụ đối với định dạng
Betacam số có tỷ lệ nén 1:2. Nếu không dùng BRR, phải tăng tốc độ băng
lên gấp hai lần. Với độ rộng băng 1/2 inch, so sánh cùng một thời lượng ghi,

nếu tốc độ băng tăng gấp đôi thì các vệt từ phải hẹp hơn. Điều này dẫn đến
cần tăng gấp đôi số đầu từ hoặc tăng gấp đôi tốc độ đầu từ. Từ đó dẫn đến
7
7
tăng độ phức tạp của mạch điện và tăng công suất tiêu thụ. Trường hợp tốc
độ đầu từ tăng còn làm cho nhiễu âm tăng lên. Đây là điều không thể chấp
nhận cho các ứng dụng ở các thiết bị ghi hình.
Các điều kiện này cũng làm cho đường dẫn băng phức tạp hơn, yêu
cầu có sự điều chỉnh phức tạp và phải rất chính xác với dung sai cơ khí rất
khắt khe. Tất cả điều này sẽ dẫn đến tăng giá thành sản xuất, giá bán sản
phẩm và tăng chi phí bảo dưỡng các máy ghi hình. Mặt khác do tốc độ băng
tăng, tiêu phí băng sẽ tăng và sẽ tăng giá thành chạy băng.
Những vấn đề này không thể chấp nhận được với các VTR định dạng
số yêu cầu có hiệu quả sử dụng cao. Sử dụng công nghệ BRR sẽ khắc phục
được tất cả các vấn đề trên, khiến cho VTR sẽ được phát triển mạnh mẽ, bền
vững, dễ dàng bảo dưỡng và cho một chất lượng ghi hình cao.
Để thấy được tính ưu việt của các định dạng VTR số có sử dụng công
nghệ nén tín hiệu video ta hãy xét một số định dạng cụ thể của VTR.
3.3.2. Các định dạng VTR hiện nay
Với sự phát triển công nghệ mới trong các lĩnh vực điện tử, công nghệ
tin học, thông tin viễn thông, VTR cũng có nhiều thay đổi. Không kể VTR
số composite, từ năm 1994 trở lại đây có tới hàng chục định dạng số. Các
định dạng ra đời và lại thay đổi nhằm tiến tới mục đích thích hợp với hệ
thống dựng phi tuyến, hoà nhập vào mạng truyền dữ liệu và nâng cao chất
lượng hình ảnh.
Có thể phân các định dạng VTR số theo kích thước băng từ: 1/2 inch
và 1/4 inch. Ngoài những loại máy đã được dùng ở các Đài trong nước, hãng
Sony mới cho ra hệ máy MPEG IMX Recorder (phát triển thêm là hệ e-
VTR) và HDCAM Recorder (phát triển lên là hệ máy CineAlta).
Với nhiều hệ máy như vậy, các nhà chế tạo đã chú ý tới tính tương

thích (compability) tức là chỉ chuyển format ghi nhưng máy vẫn phát được
các format khác. Điều này giúp cho quá trình chuyển thế hệ máy được từ từ,
ít biến động.
8
8
a. Định dạng BTC SP
Năm 1982, Betacam được giới thiệu như một cuộc cách mạng trong
lĩnh vực sản xuất chương trình truyền hình, đánh dấu một bước ngoặt quan
trọng trong lịch sử phát triển của ghi hình từ tính. Vào năm 1987 định dạng
BTC SP được mở rộng với những tiến bộ của băng hạt kim loại và đạt được
những cải thiện có ý nghĩa về chất lượng video và audio. Thành công này đã
mở rộng đến ứng dụng ENG, trong sản xuất hậu kỳ và phát sóng.
Một trong nhiều thay đổi quan trọng là chuyển từ kỹ thuật ghi analog
composite sang kỹ thuật ghi analog component. Tiếp theo là các vấn đề cải
thiện về thiết kế để khắc phục nhược điểm của thế hệ ghi hình trước đó như
dùng băng có độ rộng 1/2 inch (giảm so với thế hệ máy Umatic đang dùng
lúc đó là 3/4 inch), giao diện đầu vào mở rộng, có sửa sai lệch gốc thời gian
(Time Base Correct – TBC), ghi / đọc tín hiệu mã hoá thời gian (Time code – TC)...
Với những thay đổi như vậy, BTC SP đã được thừa nhận là chuẩn
quốc tế trong lĩnh vực ENG, trong quảng bá và sản xuất hậu kỳ, được sử
dụng với số lượng nhiều trên thế giới. Cho tới nay, BTC vẫn là một chuẩn về
cấp chất lượng để một số định dạng VTR số lấy làm ngưỡng so sánh.
Cấu trúc vệt từ trên băng Betacam SP được chỉ ra trên hình 3.2
b. Định dạng BTC SX - Sony
BTC SX của Sony sử dụng băng 3/4 inch, số hoá theo tiêu chuẩn 4:2:2
với tỷ số nén 10:1 thuật toán nén MPEG-2 được sử dụng trong BTC SX đưa
9
9
tốc độ dữ liệu video xuống còn 18Mbps. BTC SX giảm được một nửa sự
hao tốn băng so với thiết bị BTC SP. Do vậy thời gian ghi dài hơn: băng nhỏ

có độ dài tới 60 phút và băng to có độ dài tới 180 phút. So với BTC SP thì
BTC SX đã giảm được chi phí băng xuống 1/2. Tư liệu ghi trên băng BTC
SX có thể được copy từ băng sang ổ cứng với tốc độ nhanh gấp 4 lần tốc độ bình
thường.
Bảng 5 dưới đây trình bày các thông số cơ bản của BTC SX. [2]
Thông số Giá trị
Định dạng video
Thành phần
Chuẩn nén MPEG-2, 4 :2 :2P@ML, tỷ lệ nén 10 :1
Độ rộng của băng 1/2 inch (12,65 mm)
Tốc độ băng 2,34 inch/s (59,6 mm/s)
Thời gian ghi/phát 60 phút(băng S), 180 phút (băng L)
Số vệt từ/Frame 12(625/50) và 10 (525/60)
Tần số lấy mẫu video - Y 13,5 MHz
Tần số lấy mẫu video - C 6,75 MHz
Số bít Video / mẫu 8
Tốc độ lấy mẫu Audio 48 KHz
Số bít Audio/mẫu 16
Tốc độ dữ liệu video và audio 21 Mb/s
Mã sửa sai Reed Solomon
Độ rộng vệt từ video 0,8 mils
Tốc độ của trống 79,925 vòng/s
Sự phân bố vệt từ trên băng BTC SX được chỉ ra trên hình 3.4 :
c. Định dạng DVCam – Sony
10
10