Nghiên cứu hệ thống truyền hình số mặt đất thế hệ thứ 2 và ứng dụng cho đài truyền hình thành phố Hồ Chí Minh

NGUYỄN THÀNH CHINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN THÀNH CHINH

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT
KỸ THUẬT TRUYỀN THƠNG

THẾ HỆ THỨ 2 VÀ ỨNG DỤNG CHO ĐÀI TRUYỀN HÌNH
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT TRUYỀN THƠNG

KHĨA CH2012B

Hà Nội - 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------NGUYỄN THÀNH CHINH

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT
THẾ HỆ THỨ 2 VÀ ỨNG DỤNG CHO ĐÀI TRUYỀN HÌNH
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Chun ngành : Kỹ Thuật Truyền Thơng

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT TRUYỀN THƠNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS.TS VŨ VĂN YÊM

Hà Nội – 2014

i


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn thực hiện là sản phẩm nghiên cứu của tôi. Các
số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn tồn trung thực. Các
thơng tin, tài liệu trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc. Nếu sai, tơi
xin hồn tồn chịu trách nhiệm.

Hà Nội, ngày 15 tháng 03 năm 2014
Tác giả luận văn

Nguyễn Thành Chinh

ii


MỤC LỤC
Trang phụ bìa
i
Lời cam đoan

ii
Mục lục
iii
Danh mục các chữ viết tắt
v
Danh mục các bảng
ix
Danh mục các hình vẽ
x
MỞ ĐẦU
xii
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ
1
1.1 Hệ thống truyền hình tương tự
1
1.1.1 Tín hiệu truyền hình tương tự
1
1.1.2 Các hệ thống truyền hình màu
3
1.1.3 Các dạng video tương tự
5
1.2 Hệ thống truyền hình số
7
1.2.1 Lịch sử hình thành
7
1.2.2 Các chuẩn truyền hình số trên thế giới
9
1.2.3 Lí do lựa chọn chuẩn DVB-T
14
1.3 Kết luận chương

16
Chương 2 CÔNG NGHỆ TRONG HỆ THỐNG DVB-T2
17
2.1 Giới thiệu
17
2.2 Điều chế đa sóng mang trực giao OFDM
21
2.2.1 Nguyên lý OFDM
21
2.2.2 Tổ chức kênh trong OFDM
22
2.2.3 Phương thức mang dữ liệu trong COFDM
26
2.3 Công nghệ nén ảnh
29
2.3.1 Giới thiệu chung
29
2.3.2 Các phiên bản H.26X
30
2.3.3 Mã hóa H.264
31
2.3.4 So sánh hiệu quả mã hóa của H.264/AVC với các tiêu chuẩn
mã hóa trước đó
33
2.4 Bài tốn quy hoạch tần số và vùng phủ sóng trong hệ thống DVB-T2 35
2.4.1 Lộ trình số hóa truyền hình số mặt đất
35
2.4.2 Quy hoạch mạng đơn tần
37
2.4.3 Một số mơ hình quy hoạch lý thuyết

52
2.5 Kết luận chương
60
Chương 3 ĐỀ XUẤT TRIỂN KHAI DVB-T2 CHO ĐÀI TRUYỀN HÌNH
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
62
3.1 Giới thiệu về hệ thống truyền hình HTV hiện tại
62
3.1.1 Hiện trạng phát sóng mặt đất của HTV
62

iii


3.1.2 Thống kê hiện trạng hạ tầng phát sóng mặt đất của HTV
3.2 Nghiên cứu lộ trình triển khai DVB-T2 cho HTV
3.2.1 Lộ trình phát sóng kỹ thuật số mặt đất dự kiến
3.2.2 Mục tiêu
3.2.3 Nội dung của kế hoạch số hóa phát sóng hạ tầng phát sóng
3.2.4 Cơ sở thực hiện
3.3 Tính tốn cụ thể về vùng phủ sóng cho hệ thống DVB-T2 tại TP.HCM
3.3.1 Nghiên cứu thiết kế hệ thống
3.3.2 Mơ hình hệ thống dự kiến
3.3.3 Cấu hình mạng lưới
3.4 Kết luận chương
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
TÀI LIỆU THAM KHẢO

iv

63
70
70
74
75
79
80
80
81
83
93
94
97


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ

viết

Thuật ngữ tiếng Anh

Thuật ngữ tiếng Việt

SFN

Single frequency network

Mạng đơn tần

MFN

Multi frequency network

Mạng đa tần

DTT

Digital Terrestrial Television

Truyền hình số mặt đất

tắt

DVB-T

ASTC
MPEG
OFDM

COFDM

Digital

Video

Broadcasting-

Terrestrial
Advanced

Television

System

Committee
Moving Pictues Expert Group

Tiêu chuẩn DVB-T

Tiêu chuẩn ASTC
Hội phim ảnh thế giới

Orthogonal

frequency-division Ghép kênh phân chia theo tần

multiplexing

số trực giao

Coded Orthogonal Frequency Ghép kênh phân chia theo tần
Division Multiplexing

số trực giao có mã

FEC

Forward error correction

Sửa lỗi trước

DFT

discrete Fourier transform

Biến đổi Fourier rời rạc

IDFT

Inverse

discrete

Fourier

transform

FFT

Fast Fourier Transform

LR

Longley-Rice

BER

Bit Error Rate

Biến đổi Fourier ngược
Biến đổi Fourier nhanh
Mơ hình truyền sóng LongleyRice
Tỷ lệ lỗi bit

v


Ghép kênh phân chia theo tần

FDM

Frequency-division multiplexing

DSP

Digital signal processing

Xử lý tín hiệu số

PCM

Pulse-code modulation

Điều chế xung mã

PSK

Phase-shift keying

Dịch khố pha

QPSK

Quadratue Phase Shift Keyin

Khố dịch pha vng góc

QAM

Quadrature

amplitude

modulation

số

Điều chế biên độ cầu phương

A/D

Analog/Digital

Tương tự/ Số

D/A

Digital/Analog

Số/ Tương tự

C/N

Carrier-to-noise ratio

Tỷ số sóng mang trên tạp âm

LPF

Lowpass Filter

Lọc thông thấp

SISO

Single input single output

Một đầu vào một đầu ra

MISO

Multi input single output

Nhiều đầu vào một đầu ra

HDTV

Hight digital television

Tuyền hình có độ phân giải cao

PAL

Phase Alternating Line

NTSC

ATSC

ISDB-T

National

Television

Hệ truyền hình màu PAL (pha
thay đổi theo dịng quét)
System

Committee

Cơ quan ấn định các tiêu chuẩn
về truyền hình và video Hoa
Kỳ

Advanced Television Systems Ủy ban hệ thống truyền hình
mới (của Mỹ)

Committee

Integrated

Services

Digital Tiêu chuẩn truyền hình số tích
hợp đa dịch vụ trên mặt đất

Broadcasting - Terrestrial

vi


SDTV

Standard-definition television

Truyền hình độ nét tiêu chuẩn

HDTV

High-definition television

Truyền hình độ nét cao

MMDS

LDPC

ASIC
AVC

Multipoint Hệ thống phát sóng phân phối

Multichanel

đa kênh đến đa điểm

Distribution Service

Kiểm tra mật độ chẵn lẻ mức

Low Density Parity Check

thấp

application Specific Integrated
Circuit

Nâng cao tín hiệu hình nén

Advanced Video Compression
International

ITU-T

Telecommunication

Union

Ứng dụng cụ thể mạch tích hợp

-

Telecommunication

Lĩnh vực Tiêu chuẩn viễn
thông - thuộc Tổ chức Viễn
thông quốc tế

Standardization Sector
MC

Motion Compensation

Bù chuyển động

ME

Motion estimation

Đánh giá chuyển động

NAL

Network Abstaction Layer

Lớp trừu tượng mạng

VCL

Video Coding Layer

Lớp mã hóa video

ACE

Active Constellation Extension

Mở rộng chịm sao tích cực
(dùng trong DVB-T2)

CCIR

Consultative

Committee

on

International

Telegraph

and

Telephon
DVB

Digital Video Broadcasting

vii

Ủy ban tư vấn điện thoại và
điện báo quốc tế
Quảng bá truyền hình số


Truyền dẫn truyền hình số qua

DVB-C

DVB-Cable

DVB-S

DVB-Satallite

DVB-T

DVB-Terrestrial

DVB-T2

DVB-Terrestrial 2

ES

Elementary stream

Dịng cơ bản

GOP

Group of pictures

Nhóm ảnh

ISDB-T

ISO

Intergeted

cáp
Truyền dẫn truyền hình số qua
vệ tinh
Truyền dẫn truyền hình số mặt
đất
Truyền dẫn truyền hình số mặt
đất thế hệ thứ 2

Services

Digital Intergeted

Broadcasting – Terrestrial
International

Services

Digital

Broadcasting – Terrestrial

Standard Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

Organization
Khối

MB

Macro Block

TS

Transport stream

HTV-

HTV

TMS

Services Company Limited

LDPC

Low Density Parity Check

Technology

Macro(Dùng

trong

MPEG)
Luồng truyền tải
&

Media Dịch vụ Kỹ thuật Truyền thông

viii

HTV
Kiểm tra cường độ ưu tiên
thấp


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 DVB-T2 sử dụng tại Anh so với DVB-T
Bảng 2.2 Dung lượng dữ liệu trong mang SFN
Bảng 2.3 Quy hoạch sử dụng kênh tần số băng tần VHF/UHF cho truyền hình
Bảng 2.4 Phân bổ kênh tần số cho truyền hình số mặt đất đến hết năm 2015
Bảng 2.5 Quy hoạch sử dụng kênh tần số băng tần VHF/UHF cho truyền hình mặt
đất đến hết năm 2020.
Bảng 2.6 Phân kênh tần số băng tần VHF/UHF
Bảng 2.7 Ví dụ về khoảng thời gian bảo vệ ở chế độ phát khác nhau (8k, 2k)
Bảng 2.8 Tỷ số bảo vệ số sang số đồng kênh (mode 2k)
Bảng 2.9 Thông số cho mạng đơn tần kích thước lớn
Bảng 2.10 Thơng số cho mạng đơn tần kích thước lớn

Bảng 2.11 Thơng số cho mạng đơn tần kích thước lớn
Bảng 2.12 Thơng số cho mạng nửa kín có kích thước nhỏ
Bảng 3.1 Đặc tính video
Bảng 3.2 Đặc tính audio
Bảng 3.3 Cấu hình dự kiến sử dụng của mạng SFN
Bảng 3.4 Khoảng đặc máy cách giữa 5 trạm đầu.

ix


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Thứ tự qt xen kẽ trên màn hình.
Hình 1.2 Phổ tín hiệu truyền hình NTSC.
Hình 1.3 Phổ tín hiệu truyền hình PAL.
Hình 1.4 Mã hóa tổng hợp tạo tín hiệu Video composite.
Hình 1.5 Video Component và Video Composite.
Hình 1.6 Tóm tắt các hệ thống cơ bản của DVB.
Hình 2.1 . Mơ hình cấu trúc DVB-T2
Hình 2.2 Phân chia kênh
Hình 2.3 Ví dụ về đáp ứng kênh thay đổi theo thời gian với hai đường trễ, mỗi
cái có một độ dịch tần Doppler khác nhau, cùng với đường tín hiệu chính. Trục z
miêu tả biên độ đáp ứng kênh
Hình 2.4 Chèn các sóng mang phụ
Hình 2.5 Chèn khoảng bảo vệ
Hình 2.6 Dạng tín hiệu minh hoạ khi có khoảng bảo vệ
Hình 2.7 Các sóng mang đồng bộ
Hình 2.8 Thực hiện mapping dữ liệu lên các symbol
Hình 2.9 Chịm sao cơ sở của DVB-T, DVB-T2
Hình 2.10. Chịm sao 16-QAM “xoay”
Hình 2.11. Thành tích của chịm sao xoay so với khơng xoay.

Hình 2.12 Mã hóa H.264
Hình 2.13 Mạng truyền tải SFN
Hình 2.14 Xử lý khoảng Delay giữa các máy.
Hình 2.15 Lưu đồ quy hoạch mạng
Hình 2.16 Mơ hình mạng kích thước lớn
Hình 2.17 Cơng suất phát ở Band IV/V

x


Hình 2.18 Vùng phủ của máy phát đối với thiết bị thu di động trong nhà, Band IV/V
Hình 2.19 Can nhiễu tương ứng trong mạng ở Band IV/V
Hình 2.20 Mơ hình biểu diễn khả năng can nhiễu
Hình 2.21 Mơ hình mạng có kích thước nhỏ
Hình 2.22 Mơ hình mạng nửa kín có kích thước nhỏ
Hình 3.1 Mơ hình tháp anten truyền hình của HTV
Hình 3.2 Mơ hình đấu nối và phân chia cơng suất ra các panel anten.
Hình 3.3 Mơ hình lắp đặt panel anten
Hình 3.4 Mơ hình búp sóng của anten.
Hình 3.5 Máy phát sóng analog của HTV
Hình 3.6 Sơ đồ hệ thống phát sóng mặt đất kỹ thuật số đơn tần
Hình 3.7 Vùng phủ sóng của HTV
Hình 3.8 Sơ đồ phân bố các trạm phát sóng dự kiến của HTV
Hình 3.9 Sơ đồ phủ sóng dự kiến trạm phát sóng tại HTV
Hình 3.10 Sơ đồ phủ sóng dự kiến của trạm phát sóng Sóc Trăng
Hình 3.11 Sơ đồ phủ sóng dự kiến của trạm phát sóng An Giang
Hình 3.12 Sơ đồ phủ sóng dự kiến của trạm phát sóng Cà Mau.
Hình 3.13 Sơ đồ phủ sóng dự kiến của trạm phát sóng Núi Bà Đen.
Hình 3.14 Tồn vùng phủ sóng 5 trạm chính (Trạm 1,2,3,4,5)
Hình 3.15 Sơ đồ phủ sóng của các trạm phát sóng của HTV.

xi


MỞ ĐẦU
Với sự phát triển của kinh tế và khoa học kỹ thuật, các ngành cơng nghệ
trong đó có cơng nghệ điện tử viễn thơng đã có sự phát triển vượt bậc trong ba
thập kỷ vừa qua đem lại nhiều thành tựu phát minh ứng dụng trong sản xuất, trong
đời sống xã hội. Cơng nghệ truyền hình là một bộ phận quan trọng trong lĩnh vực
điện tử viễn thơng, nó có những ứng dụng rộng rãi to lớn trong phát triển văn hóa
đời sống tinh thần xã hội. Trong hơn một thập kỷ qua chúng ta đã chứng kiến sự
chuyển đổi mạnh mẽ của cơng nghệ truyền hình từ phương thức tương tự sang
công nghệ số. Ở Việt Nam quá trình chuyển đổi này thực sự ngoạn mục với sự phổ
cập từng bước trong lĩnh vực truyền hình quảng bá và truyền hình trả tiền. Từ đầu
những năm 90 cho đến nay ngành truyền hình đã ứng dụng các thành tựu về cơng
nghệ truyền hình số trong truyền dẫn vệ tinh, phát triển mạng truyền hình cáp và
phổ cập hệ thống truyền hình số mặt đất.
Cùng với sự phát triển của cơng nghệ truyền hình, chuẩn truyền hình số
DVB-T là chuẩn phát sóng truyền hình số mặt đất đã được triển khai thành công,
được nhiều nước chấp nhận. Tuy nhiên, từ sau sự ra đời của chuẩn DVB-T thì các
nghiên cứu về kỹ thuật truyền dẫn vẫn tiếp tục được triển khai . Mặt khác, nhu cầu
về phổ tần cao càng khiến cho việc gia tăng hiệu quả sử dụng phổ tần lên mức tối
đa càng cấp thiết. Từ đó đã phát triển lên chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ 2
là DVB-T2. Việc nghiên cứu tìm hiểu các đặc tính cơng nghệ của tiêu chuẩn
truyền số DVB-T trong quá trình phát triển lên thế hệ mới DVB-T2 là nhiệm vụ
cần thiết đối với các cơ quan nghiên cứu ứng dụng truyền hình cũng như cán bộ kỹ
thuật nghiên cứu trong lĩnh vực này. Đó là lý do em chọn đề tài: “Nghiên cứu Hệ
thống truyền hình số mặt đất thế hệ thứ 2 và ứng dụng cho Đài truyền hình Thành
phố Hồ Chí Minh”. Bố cục luận văn bao gồm ba chương, trong chương 1: giới
thiệu tổng quát về truyền hình số, ưu điểm của truyền hình số so với truyền hình

tương tự, phân tích các tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất trên thế giới. Tiếp theo,
trong chương 2: phân tích những ưu điểm nổi bật của truyền hình số mặt đất DVBT2 với kỹ thuật ghép đơn tần trực giao có mã (OFDM), một kỹ thuật điều chế, nén
xii


ảnh có rất nhiều ưu điểm và sự lựa chọn tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVBT2 ở Việt Nam. Trình bày một số nội dung chính của tiêu chuẩn truyền hình số
mặt đất DVB-T2, những ưu điểm vượt trội của DVB-T2 so với DVB-T. Bài toán
quy hoạch tần số và vùng phủ sóng trong hệ thống DVB-T2. Những kiến nghị khi
triển khai truyền hình số mặt đất DVB-T2 tại Việt Nam. Lộ trình Chính Phủ triển
khai truyền hình số tại Việt Nam. Chương 3: Giới thiệu về hệ thống truyền hình
HTV hiện nay. Nghiên cứu lộ trình triển khai DVB-T2 cho HTV. Tính tốn cụ thể
về vùng phủ sóng cho hệ thống DVB-T2 tại TP.HCM
Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu, được sự hướng dẫn khoa học tận
tình của giảng viên PGS.TS Vũ Văn Yêm, luận văn đã được hồn thành. Do thời
gian có hạn, trình độ bản thân cịn hạn chế, thêm vào đó luận văn của em là vấn đề
tương đối mới nên không thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong được sự đóng
góp của các thầy, các cơ cùng các bạn.

xiii


Chương 1

TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ

______________________________________________________
1.1 Hệ thống truyền hình tương tự.
1.1.1 Tín hiệu truyền hình tương tự.


Phương pháp truyền hình ảnh.
Trong truyền hình tương tự, để truyền hình ảnh động (Video) , từng ảnh

(frame) được phân tích thành q trình qt các dịng theo chiều ngang. Có hai
phương pháp quét cơ bản:
* Quét liên tục (progressive) : các điểm ảnh được quét lần lượt liên tục theo
từng dòng từ trên xuống dưới. Quá trình này chủ yếu sử dụng trong màn hình máy
tính.
* Qt xen kẽ (interlacing) : các điểm ảnh được phân tích và tổng hợp lại từ
hai mành (field), các dòng lẻ được quét trong mành một , còn các dòng chẵn được
quét trong mành hai. Phương pháp này chủ yếu được sử dụng trong TV.

Hình 1.1. Thứ tự quét xen kẽ trên màn hình.
Trong hệ thống truyền hình, vấn đề đồng bộ là rất quan trọng, ngoài vấn đề
đồng bộ giữa video và audio, cần phải đồng bộ trong quá trình quét.

1


Hiện nay, truyền hình tiêu chuần đang sử dụng hai hệ thống : 625 dòng/ảnh
và 525 dòng/ảnh, với tần số ảnh là 25 ảnh/giây hoặc 30 ảnh/giây. Trong truyền
hình, tần số mành bằng tần số lưới điện. Việc đồng bộ theo tần số lưới điện sẽ làm
giảm việc nhìn thấy méo do quét.
Tần số ảnh là tần số truyền 525 dịng trong một giây, vậy 30 ảnh/giây có
nghĩa là một ảnh truyền trong khoảng thời gian là 1/30 giây. Với khoảng thời gian
đó thì mắt người khơng thể nhận ra sự gián đoạn của các ảnh.


Tín hiệu truyền hình:
Có ba loại tín hiệu truyền hình:

* Tín hiệu thành phần (component): gồm ba thành phần màu cơ bản

RGB hoặc gồm một thành phần chói Y (luminance) và hai thành phần màu Cr, Cb
(chrominance).
* Tín hiệu tổng hợp (composite) : điều chế hai thành phần màu bằng
sóng mang phụ để tạo thành tín hiệu màu chung C, sau đó cộng với tín hiệu chói Y
để cịn một tín hiệu chung duy nhất, gọi là tín hiệu tổng hợp.
* Tín hiệu Y/C (tín hiệu S-Video): là hình thức dung hồ hai tín hiệu
trên, nó gồm có một tín hiệu màu và một tín hiệu chói.
Các khơng gian màu cơ bản:
* Khơng gian màu YUV: thường dùng cho hệ PAL/SECAM:
Y = 0,299R + 0,587G + 0,144B.
U = -0,147R - 0,289G + 0,436B = 0,492(B-Y).
V = 0,615R - 0,515G - 0,100B = 0,877(R-Y).
* Không gian màu YIQ (in phase, quarature phase) : thường dùng cho
PAL:
Y = 0,299R + 0,587G + 0,144B.

2


I = - 0,596R - 0,275G - 0,321B = 0,736(R-Y) - 0,208(B-Y).
Q = -0,212R - 0,515G - 0,100B = 0,877(R-Y).
* Không gian màu Y Cr Cb: thường dùng trong NTSC và SECAM.
Y = 0,299R + 0,587G + 0,144B.
Cr = 0,701R - 0,578G - 0,114B = R-Y
Cb = -0,299R - 0,587G + 0,886B = B-Y.
1.1.2 Các hệ thống truyền hình màu.
Hiện nay trên thế giới có ba hệ thống truyền hình màu cơ bản đó là: PAL,
NTSC và SECAM.



Hệ NTSC:
Hệ này chủ yếu được dùng ở Bắc Mĩ và Nhật Bản.
Các đặc điểm cơ bản của hệ thống truyền hình NTSC:
* Có 525 dịng trên một ảnh.
* Tần số ảnh là 30 ảnh/giây.
* Tỉ lệ khung hình của hệ thống là 4:3.
* Tần số tải màu fsc = 3,58 MHz .
* Băng thơng của tín hiệu truyền hình NTSC là 6 MHz.
Độ rộng băng tần tín hiệu số màu có thể là 0,6 MHz hoặc là 1,3 MHz tuỳ

theo yêu cầu về chất lượng : băng tần rộng 1,3 MHz thường dùng trong môi trường
studio chuyên nghiệp, trong truyền dẫn phát sóng độ rộng băng tần tín hiệu màu là
0,6 MHz. Mỗi tín hiệu màu Cr Cb được điều chế với một tải màu, hai tải màu có tần
số giống nhau nhưng vng pha với nhau, vì vậy khơng gây nhiễu qua lại.
Phổ tín hiệu truyền hình NTSC:

3


Hình 1.2. Phổ tín hiệu truyền hình NTSC.


Hệ PAL:
Được sử dụng rộng rãi ở châu Âu và châu Á.
Các đặc điểm cơ bản của hệ thống truyền hình PAL:
* Có 625 dòng trên một ảnh.
* Tần số ảnh là 25 ảnh/giây.
* Tỉ lệ khung hình 4:3

* Tần số tải màu fsc = 4,43 MHz.
* Độ rộng băng tần các tỉ màu fsc

0,57
1, 3

hoặc fsc

1, 066
1, 3

.

* Băng thơng của tín hiệu truyền hình PAL là 8 MHz.
Bộ mã hố PAL xử lí tín hiệu chói Y băng rộng (  5 MHz) và hai tín hiệu
màu Cr Cb băng hẹp có cùng độ rộng. Tín hiệu PAL sử dụng khơng gian màu YUV,
trong đó cực V đảo theo từng dịng.

4


Hình 1.3. Phổ tín hiệu truyền hình PAL.


Hệ SECAM:
Trong khi NTSC và PAL truyền đồng thời thơng tin chói (luminance) và

màu (chrominance) bằng phương pháp ghép kênh theo tần số, thì SECAM truyền
thơng tin chói và truyền lần lượt các tín hiệu màu.
Các đặc điểm cơ bản của hệ truyền hình SECAM:

* Có 625 dịng trên một ảnh
* Tần số ảnh là 25 ảnh/giây
* Tỉ lệ khung hình 4:3
* Điều chế tải màu bằng phương pháp điều chế tần số FM.
* Tần số tải màu, tần số nghỉ luân phiên một dòng : fOR = 4,406 MHz ;
fOB = 4,250 MHz
* Băng thơng của tín hiệu truyền hình SECAM là 8 MHz.
Trong hệ SECAM, hai thành phần màu được truyền đi luân phiên nhau trên
các hàng liên tiếp. Hai phần màu trên cùng một dịng khơng có ảnh hưởng lẫn nhau.

1.1.3 Các dạng tín hiệu video tương tự.
Nguồn tín hiệu hình ảnh (Video Signal) và âm thanh (Audio Signal) là nguồn tín
hiệu tương tự (Analog). Trong đó tín hiệu Video có 2 dạng đó là Video thành phần
(Video Component) và tín hiệu Video tổng hợp (Video Composite).

5




Video Component:

Tín hiệu Video Component gồm 3 thành phần là tín hiệu chói Y và tín hiệu số mày
R – Y hay cịn gọi là Cr và tín hiệu hiệu số màu B-Y hay cịn gọi là Cb.
Tín hiệu 3 thành phần Y, Cr, Cb có được từ 3 màu cơ bản R (Red), G (Green), B
(Blue) tổ hợp sau khối ma trận tuyến tính (Matrix). Tín hiệu này khơng phụ thuộc
vào các hệ màu như NTSC, SECAM hoặc PAL mà chỉ phụ thuộc vào các chuẩn
FCC, CCIR hoặc OIRT.


Video Composite :

Tín hiệu Video Composite là tín hiệu mã hóa tổng hợp gồm tín hiệu chói Y và tín
hiệu màu sắc D gọi là Y+C (xem hình 1.4). Tín hiệu màu sắc C được điều chế bởi
sóng mang phụ (Subcarrier) có tần số tùy thuộc theo hệ mã hóa như hệ NTSC có tần
số fsc là 3,58 MHz, hệ PAL có tần số fsc là 4,43 MHz. Tần số sóng mang màu phụ
này được chèn vào trong xung đồng bộ dòng (Syne) và chiếm khoảng từ 8 đến 10
chu kỳ tần số fsc gọi là Burst (xem hình 1.2).
Y

DELAY

R
G

MATRIX

B

+

Cr

Y+C

Video
composite out

MODULATOR

Cb

fsc
Video
component out

Hình 1.4. Mã hóa tổng hợp tạo tín hiệu Video composite.


Dạng tín hiệu Video :

Ví dụ : Tín hiệu sọc màu (Color bar) bao gồm 7 sọc màu Blue, Red, Magenta,
Green, Cyan, Yellow và While cho dạng tín hiệu thành phần Video Component và
tín hiệu tổng hợp Video Composite (xem hình 1.5)

6


Tín hiệu video component
B R MG C YW

Tín hiệu chuẩn sọc màu color bar

1v

100%

Tín hiệu thành phần chói Y

Tín hiệu thành phần Cr

Tín hiệu thành phần Cb

Hình 1.5. Video Component và Video Composite.
Tín hiệu video composite
100%

15%
0%
-15%
Brust

1.2 Hệ thống truyền hình số.
1.2.1 Lịch sử hình thành.
a. Giới thiệu về hệ thống truyền hình số:

7


Cơng nghệ truyền hình số có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với cơng nghệ truyền
hình tương tự như: khả năng sử dụng hiệu quả phổ tần, truyền dẫn phát sóng được
nhiều chương trình trên một kênh, có khã năng phát hiện và sửa lỗi, khắc phục được
những ưu điểm thường thấy trong truyền hình tương tự,có khã năng tương thích với
nhiều loại hình dịch vụ khác nhau cũng như khả năng phát sóng các chương trình
truyền hình độ phân giải cao HDTV… việc truyền dẫn tín hiệu truyền hình số được
thực hiện thông qua cấp đồng trục, cáp quang, vệ tinh hay truyền hình số mặt đất.
b. Vài nét về tình hình truyền hình số trên thế giới:
Châu Âu nghiên cứu và thử nghiệm phát sóng truyền hình số từ rất sớm,
trước năm 1998 với chuẩn DVB-T. Anh và Thụy Điển bắt đầu phát sóng chính thức
vào cuối năm 1998. Các nước Đức, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Đan Mạch, Phần

Lan, Ireland bắt đầu phát sóng thử nghiệm từ đầu măn 1999. Nước Đức phát sóng
chính thức vào đầu năm 2003.
Mỹ bắt đầu phát sóng thử nghiệm theo tiêu chuẩn ATSC từ cuối năm 1998,
phát sóng chính thức vào quí II/1999. Đến quí II/2002, hầu hết các thành phố lớn
đều được phủ sóng kĩ thuật số.
Nhật Bản bắt đầu thử nghiệm phát sóng truyền hình số theo tiêu chuẩn
ISDB-T vào đầu năm 1999. Đầu năm 2003, Nhật chính thức phát sóng kĩ thuật số,
và dự kiến đến năm 2011 mới bỏ hẳn truyền hình kĩ thuật tương tự.
Australia đã thử nghiệm và sau đó phát sóng truyền hình số theo tiêu chuẩn
DVB-T từ quí II/2001.
Singapore đã thử nghiệm cả ba hệ thống truyền hình số (DVB-T, ATSC,
ISDB-T) trong hai năm 1998-1999. Sau đó, chính phủ Singapore đi đến quyết định
chọn DVB-T.
Vấn đề phát sóng truyền hình số trên mặt đất trở nên rất sôi nổi vài năm gần
đây. Tuy nhiên hiện nay, trên thực tế vấn đề này có chậm lại vì mơt số chính phủ

8


các nước đang điều chỉnh lại kế hoạch phát triển và thay đổi lựa chọn tiêu chuẩn
hoặc còn đang chờ quốc hội các nước ban hành luật trước khi phát sóng kĩ thuật số.
c. Tình hình trong nước:
Bắt đầu từ năm 1998, một số đơn vị chức năng thuộc đài THVN đã triển khai
nghiên cứu lí thuyết về truyền hình số, tổ chức nhiều cuộc hội thảo, nhiều lớp tập
huấn phổ biến kiến thức về truyền hình số cho các cán bộ đài THVN và các đài TH
các tỉnh.
Ngày 15-06-1999, Trung tâm nghiên cứu ứng dụng khoa học truyền hình
(BRAC) đã thử nghiệm thành cơng phát sóng truyền hình số với cơng suất nhỏ tại
171 Lý Chính Thắng, Q3, TPHCM với sự chứng kiến của nhiều đại biểu. Sau đó,
sáu chương trình mẫu với cơng suất phát 100W được phát trên kênh K35.

Cuối năm 2000, công ty VTC đã phát sóng thử nghiệm 4 chương trình với
máy phát hình số 5KW trên kênh K26 tại Hà Nội.
Ngày 26-03-2001, Tổng giám đốc Đài THVN ra quyết định số 259/QĐ THVN về việc lựa chọn tiêu chuẩn phát sóng truyền hình số mặt đất là DVB-T.
Mặc dù đây mới chỉ là quyết định lựa chọn tiêu chuẩn phát số trên mặt đất và chỉ có
hiệu lực trong phạm vi ngành, nhưng đó cũng là một cột mốc đánh dấu chính thức
q trình truyền hình kĩ thuật số đi vào đời sống người dân Việt Nam.
Ngày 03-02-2002, đài phát thanh truyền hình Bình Dương chính thức lên
sóng thử nghiệm cơng nghệ truyền hình só mặt đất.
Ngày 01-10-2003, sau một khoảng thời gian thử nghiệm, đài truyền hình TP
HCM đã chính thức phát sóng kênh truyền hình số mặt đất.

1.2.2 Các chuẩn truyền hình số trên thế giới.
Hiện nay, các nước trên thế giới đang sử dụng ba tiêu chuẩn truyền hình số.
Đó là : ATSC (tiêu chuẩn của Mĩ), DVB (tiêu chuẩn Châu Âu) và ISDB-T (tiêu
chuẩn Nhật Bản). Trong giới hạn của một khố luận đề tài, em khơng thể đi sâu vào

9


các tiêu chuẩn ATSC và ISDB-T, mà chỉ dám đưa ra một số thông tin cơ bản nhất
của chúng để có thêm thơng tin so sánh với chuẩn DVB.
a. Truyền hình số Hoa Kì (ATSC).
Tiêu chuẩn ATSC là tiêu chuẩn phát sóng truyền hình số dùng kênh RF 6
MHz của Hoa Kì. Hệ thống ATSC sử dụng nhiều định dạng truyền dẫn, hiển thị,
nén video/audio, đóng gói dữ liệu, kĩ thuật điều chế số tín hiệu RF.
Việc sử dụng phương pháp ghép kênh gói cho phép video, audio và dữ liệu
phụ được chia ra các đơn vị có kích thước cố định, thích hợp cho việc sửa lỗi, cho
việc ghép kênh và chuyển mạch dịng chương trình, việc đồng bộ thời gian,...Tốc độ
bit có thể truyền hơn 20 Mb/s có thể phù hợp với dịch vụ HDTV đơn kênh hoặc
dịch vụ truyền hình SDTV đa kênh.

Một hệ thống truyền dẫn ATSC gồm có các khối chức năng chủ yếu:
* Mã hoá và nén video/audio nguồn.
* Các dịch vụ dữ liệu phụ.
* Ghép kênh và truyền các chương trình.
* Truyền dẫn phát sóng RF.
* Thiết bị thu tín hiệu.
b. Truyền hình kĩ thuật số của Châu Âu (DVB).
Dự án DVB bắt đầu vào 9-1993 do hiệp hội truyền hình châu Âu (EBU) đề
xuất cùng với nhiều hãng công nghiệp. Dự án phát triển các đặc trưng truyền dẫn tín
hiệu video số có nén MPEG2 qua cáp, qua vệ tinh và phát sóng quảng bá trên mặt
đất. Hệ thống truyền hình số có nén DVB của châu Âu được sử dụng ở các nước
châu Âu và nhiều nước khác ở châu Úc, châu Á.
Vào thời điểm tháng 4-1999, theo báo cáo của văn phòng dự án DVB, số
nước đang sử dụng và khẳng định sử dụng DVB chiếm 54% , 38% số nước sử dụng
và sẽ sử dụng ATSC, và 8% số nước sử dụng ISDB-T.

10


DVB là một hệ thống có cấu trúc mở, có tính linh hoạt và có nhiều điểm
chung với tiêu chuẩn ATSC.
Họ tiêu chuẩn DVB bao gồm các thành phần sau:
* DVB-S:
Hệ thống truyền dẫn qua vệ tinh DVB-S sử dụng phương pháp điều chế khố
dịch pha vng góc QPSK, tần số 11-12 GHz. Tốc độ dữ liệu cực đại có thể đạt tới
38,1 Mbit/s.
* DVB-C:
Hệ thống truyền dẫn qua cáp sử dụng độ rộng kênh truyền 7-8 MHz, dùng
phương pháp điều chế biên độ vng góc với 64 trạng thái 64-QAM. Tốc độ cực đại
có thể đạt được là 38,1 Mbit/s.

* DVB-T:
Hệ thống phát sóng số trên mặt đất DVB-T sử dụng độ rộng kênh truyền 7-8
MHz, dùng phương pháp mã hoá ghép kênh phân chia tần số trực giao. Tốc độ cực
đại có thể đạt được là 31,67 Mbit/s.

Hình 1.6. Tóm tắt các hệ thống cơ bản của DVB.

11