Nghiên cứu ứng dụng điện toán đám mây để xây dựng hệ thống truyền hình trực tuyến cho đài truyền hình bình định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TAO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

NGUYỄN QUỐC ANH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG
ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY ĐỂ XÂY DỰNG
HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRỰC TUYẾN
CHO ĐÀI TRUYỀN HÌNH BÌNH ĐỊNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT VIỄN THƠNG

Bình Định - Năm 2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TAO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

NGUYỄN QUỐC ANH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG
ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY ĐỂ XÂY DỰNG
HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRỰC TUYẾN
CHO ĐÀI TRUYỀN HÌNH BÌNH ĐỊNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
Mã số: 8520208

Ngƣời hƣớng dẫn: TS. HUỲNH CÔNG TÚ

i

LỜI CAM ĐOAN

Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai cơng bố trong bất
kỳ cơng trình nào khác.

Quy Nhơn, ngày 21 tháng 4 năm 2021
Học viên thực hiện

Nguyễn Quốc Anh


ii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
MỤC LỤC ......................................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................. vii
DANH MỤC CÁC HÌNH .............................................................................. viii
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH .................... 6
1.1. Nguồn gốc của truyền hình .................................................................... 6
1.2. Cơng nghệ truyền hình màu ................................................................... 7
1.3. Kỷ nguyên vàng của truyền hình ........................................................... 8
1.4. Cơng nghệ truyền hình cáp .................................................................... 9
1.5. Truyền hình tƣơng tự và kỹ thuật số .................................................... 10
1.6. Kỷ nguyên của truyền hình độ nét cao [17] ......................................... 10

1.7. Xu hƣớng xem mới: YouTube và Hulu ............................................... 12
1.8. Video theo yêu cầu ............................................................................... 14
1.9. Truyền hình tƣơng tác .......................................................................... 15
1.10. Truyền hình qua Internet .................................................................... 16
1.11. Kết luận chƣơng 1 .............................................................................. 18
CHƢƠNG 2: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY ........................................................ 19
2.1. Định nghĩa ............................................................................................ 19
2.2. Ƣu nhƣợc điểm..................................................................................... 20
2.2.1. Ƣu điểm ......................................................................................... 20
2.2.2. Nhƣợc điểm ................................................................................... 21
2.3. Mơ hình tổng quan của điện tốn đám mây ......................................... 22
2.4. Các loại hình đám mây ......................................................................... 23


iii

2.4.1. Đám mây công cộng ..................................................................... 23
2.4.2. Đám mây riêng .............................................................................. 23
2.4.3. Đám mây lai .................................................................................. 24
2.4.4. Đám mây cộng đồng ..................................................................... 25
2.5. Đặc điểm của điện toán đám mây ........................................................ 25
2.6. Các giải pháp ........................................................................................ 26
2.7. So sánh điện toán đám mây và điện toán truyền thống ....................... 27
2.8. Hiện thực hóa điện tốn đám mây ....................................................... 28
2.8.1. Các dịch vụ của đám mây ............................................................. 29
2.8.2. Ảo hóa ........................................................................................... 32
2.8.3. Mơ hình điện tốn đám mây ......................................................... 35
2.8.4. Cách tính chi phí trong điện tốn đám mây .................................. 38

2.9. Cấu trúc và cách hoạt động của ―Điện toán đám mây‖ ....................... 38

2.9.1. Cấu trúc phân lớp của mơ hình Điện toán đám mây ..................... 38
2.9.2. Cách thức hoạt động của Điện toán đám mây .............................. 40
2.10. Xu hƣớng phát triển của điện toán đám mây ..................................... 41
2.10.1. Dự báo xu hƣớng phát triển chung ............................................. 41
2.10.2. Điện toán đám mây và xu hƣớng ................................................ 42
2.11. Kết luận chƣơng 2 .............................................................................. 42
CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG LĨNH
VỰC TRUYỀN HÌNH .................................................................................... 44
3.1. Cấu trúc đám mây cho dịch vụ truyền hình đám mây ......................... 44
3.2. Mây hóa dịch vụ truyền hình đám mây ............................................... 47
3.3. Kiến trúc đám mây theo yêu cầu cho dịch vụ truyền hình đám mây... 48
3.4. Khung làm việc của dịch vụ truyền hình đám mây ............................. 50
3.5. Kết luận chƣơng 3 ................................................................................ 52


iv

CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG TRUYỀN HÌNH ĐÁM MÂY PHÁT SĨNG
TRỰC TIẾP..................................................................................................... 53
4.1. Công nghệ Streaming [6] ..................................................................... 53
4.2. Các giao thức treaming ........................................................................ 55
4.2.1. Real-Time Messaging Protocol (RTMP) [12] .............................. 55
4.2.2. Apple HTTP Live Streaming (HLS) [1] ....................................... 57
4.2.3. Giao thức Realtime Transport Protocol (RTP)[13] ...................... 60
4.3. Xây dựng ứng dụng phát chƣơng trình trực tuyến dựa trên nền tảng
đám mây cho Đài truyền hình Bình Định ................................................... 61
4.3.1. Thiết lập server demo phát trực tuyến cho Đài truyền hình Bình
Định ......................................................................................................... 61
4.3.2. Cài đặt Nginx với module nginx-rtmp .......................................... 66

4.3.3. Demo phát livestream từ máy chủ cloud streaming...................... 71
4.3.4. Demo phát streaming trên các máy chủ đám mây ........................ 72
4.4. Kết luận chƣơng 4 ................................................................................ 76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 78


v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
V t tắt
BI
CRM

T n Anh
Business Intelligence
Customer Relationship
Management

T n V ệt
Hệ thống hỗ trợ ra quyết định
Quản lý quan hệ khách hàng

CRT

Cathode Ray Tube

Ống tia âm cực

CDN

Content Delivery Network

Mạng phân phối nội dung

CPU

Central Processing Unit

Bộ xử lý trung tâm

DHT

Distributed Hash Table

Bảng băm phân tán

DVR

Digital video recorders

Đầu thu video kỹ thuật số

ERP

Enterprise Resource Planning

FCC
GPU
HDTV

Giải pháp phần mềm quản lý các
hoạt động kinh doanh

The Federal Communications

Ủy ban Truyền thông Liên bang

Commission

Hoa Kỳ

Graphics Processing Unit

Bộ xử lý đồ họa

High-Definition Television

Truyền hình độ nét cao
Giao thức truyền phát đa phƣơng

HLS

HTTP Live Streaming

IaaS

Infrastructure as a Service

Dịch vụ cơ sở hạ tầng

Information technology

Công nghệ thông tin

MEC

Media - Edge Cloud

Đám mây truyền thông biên

MSP

Managed Service Provider

IT

tiện dựa trên giao thức HTTP

Nhà cung cấp dịch vụ mảng công
nghệ thông tin ( máy chủ,


vi

network, ứng dụng…)
National Teltevision System

Ủy ban Hệ thống Truyền hình

Committee

Quốc gia

OTT

Over The Top

Truyền hình qua Internet

OVP

Online video platform

Nền tảng Video trực tuyến

PaaS

Platform as a Service

Dịch vụ nền tảng

QoE

Quality of experience

Chất lƣợng trải nghiệm

QoS

Quality of Service

Chất lƣợng dịch vụ

NTSC

RTMP

Real-Time Messaging
Protocol

Giao thức gởi tin thời gian thực
Giao thức truyền tải thời gian

RTP

Realtime Transport Protocol

SaaS

Software as a Service

Dịch vụ phần mềm

SAN

Storage Area Network

Công nghệ lƣu trữ qua mạng

SDTV

thực

Standard Definition Television Truyền hình độ nét chuẩn

SLA

Service Level Agreement

Cam kết chất lƣợng dịch vụ

TV

Television

Ti vi

VCR

Video Cassette Recorder

Đầu máy video

VLAN

Virtual local area network

Mạng nội bộ ảo

VM

Virtual Machine

Máy tính ảo

VOD

Video-on-Demand

Video theo yêu cầu

VPS

Virtual Private Server

Máy chủ riêng ảo


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: So sánh Điện toán truyền thống và Điện toán Đám mây ............... 28


viii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Hai phát minh quan trọng đã mở đƣờng cho truyền hình xuất hiện:
ống tia âm cực và hệ thống đĩa cơ học.............................................. 7

Hình 1.2: Biểu đồ tỉ lệ hộ gia đình sở hữu tivi ở Hoa Kỳ trong giai đoạn 19501965 ................................................................................................... 8
Hình 1.3: Tỷ lệ khung hình HDTV (16:9) khác so với SDTV (4:3). ............. 11
Hình 1.4: Thỏa thuận giữa YouTube và các tập đồn truyền thơng ............... 13
Hình 2.1: Mơ hình điện tốn đám mây của NIST ........................................... 20
Hình 2.2: Mơ hình tổng quan của điện tốn đám mây .................................... 22
Hình 2.3: Minh họa về dịch vụ của điện toán đám mây ................................. 27
Hình 2.4: Ảo hóa mạng ................................................................................... 34
Hình 2.5: Kiến trúc đám mây hƣớng thị trƣờng ............................................. 36
Hình 2.6: Minh họa lớp Front End và Back End ............................................ 40
Hình 2.7: Một số nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây........................... 41
Hình 3.1: Kiến trúc tổng quát dịch vụ truyền hình trên đám mây .................. 45
Hình 3.2: Các dịch vụ đám mây theo yêu cầu ................................................ 49
Hình 3.3: Thành phần khung làm việc của Dịch vụ truyền hình đám mây .... 50
Hình 3.4: Tƣơng tác giữa các thành phần Dịch vụ truyền hình đám mây ...... 51
Hình 4.1: Minh họa quá trình streaming ......................................................... 54
Hình 4.2: Mơ hình truyền nhận của giao thức RTMP .................................... 56
Hình 4.3: Các thành phần của HTTP Live Stream ......................................... 58
Hình 4.4: Mơ hình truyền dữ liệu giao thức lớp mạng ................................... 61
Hình 4.5 Sơ đồ các hoạt động xử lý trong phân phối quảng bá ...................... 62
Hình 4.6 Sơ đồ hoạt động xử lý trong nền tảng video trực tuyến dựa trên đám
mây .................................................................................................................. 63
Hình 4.7: Cấu hình streaming cho máy chủ phát live ..................................... 71
Hình 4.8: Mở luồng phát video trên VLC ....................................................... 72


ix

Hình 4.9: Cài đặt mã hóa trình phát OBS ....................................................... 73
Hình 4.10: Cài đặt cấu hình bộ mã hóa ........................................................... 74
Hình 4.11: Cấu hình phát live stream trên Youtube.com ............................... 75

Hình 4.12: Cấu hình phát live stream trên Facebook.com.............................. 76


1

MỞ ĐẦU
1. Tình hình nghiên cứu và triển khai cơng nghệ truyền hình đám mây
hiện nay
Truyền hình quảng bá (Broadcast TV) ra đời từ rất lâu với xuất phát
điểm là các hệ thống truyền hình tƣơng tự: NTSC, PAL, SECAM và hiện nay
đang dần đƣợc số hóa với các tiêu chuẩn: DVB, ATSC, ISDB-T, DTMB.
Cùng với việc số hóa này là sự ra đời của các TV số, đầu thu số và các dịch
vụ truyền hình HD. Mặc dù việc số hóa đã thay đổi đáng kể diện mạo truyền
hình quảng bá nhƣng vẫn chƣa thể đáp ứng yêu cầu của khách hàng về các
ứng dụng tƣơng tác trên truyền hình nhƣ: truyền hình theo yêu cầu, bình chọn
của khán giả.....bởi truyền hình quảng bá chỉ cho phép tƣơng tác một chiều từ
nhà cung cấp (các đài truyền hình) tới ngƣời sử dụng, ngƣời sử dụng chỉ đƣợc
xem những gì mà nhà cung cấp phát mà khơng có chiều ngƣợc lại.
Kỷ nguyên 4.0 chứng kiến cuộc chạy đua của nhiều dịch vụ giải trí sử
dụng cơng nghệ OTT tại thị trƣờng quốc tế cũng nhƣ tại Việt Nam. OTT là
thuật ngữ viết tắt của Over The Top và đƣợc định nghĩa là giải pháp cung cấp
các nội dung cho ngƣời sử dụng dựa trên các nền tảng Internet. Lĩnh vực đƣợc
ứng dụng nhiều nhất đó là cung cấp các nội dung truyền hình qua các giao
thức internet và video theo yêu cầu (VOD) tới ngƣời dùng.
Tại thời điểm hiện tại, có hai lựa chọn để xây dựng hệ thống truyền
hình mới là:
- Hệ thống tại chỗ: mọi thứ, bao gồm hệ thống playout, bộ mã hóa, bộ
ghép kênh, máy chủ, v.v. thiết bị cho cả phát sóng và phân phối OTT đƣợc
lắp đặt và vận hành tại cơ sở
- Hệ thống dựa trên đám mây: hầu hết mọi thứ đều đƣợc chuyển thành

các giải pháp dựa trên phần mềm và đƣợc vận hành bằng cách sử dụng cơ sở


2

hạ tầng của các nhà cung cấp dịch vụ đám mây, chẳng hạn nhƣ AWS, GCP,
Azure, v.v.
Việc sử dụng điện tốn đám mây đã đƣợc chứng minh là có khả năng
mở rộng cao, đáng tin cậy và hiệu quả về chi phí để triển khai phân phối
OTT/streaming. Ngày nay, đám mây đã hỗ trợ các dịch vụ video trực tuyến
quy mô lớn, chẳng hạn nhƣ YouTube và Netflix, cũng nhƣ các nền tảng video
trực tuyến (OVP) —Brightcove, Kaltura, thePlatform, v.v. [10][14]. Bên cạnh
việc kích hoạt chức năng phát trực tuyến cơ bản, OVP cũng cung cấp các
phƣơng tiện để quản lý nội dung, chèn quảng cáo, phân tích, SDK ứng dụng
khách và thậm chí là trình tạo ứng dụng tự động cho tất cả các nền tảng chính.
Về cơ bản, họ cung cấp các giải pháp chìa khóa trao tay cho tất cả các loại
dịch vụ OTT.
Tại Việt Nam, công nghệ truyền hình trên nền tảng đám mây đã đƣợc
ứng dụng phát sóng các chƣơng trình của đài Truyền hình Việt Nam. Tháng
01.2021, VNPT cũng chính thức cung cấp ra thị trƣờng dịch vụ truyền hình
MyTV trên nền tảng cơng nghệ đám mây OTT (gọi tắt là ứng dụng
MyTV/app MyTV) với các thiết bị thông minh nhƣ smart tivi, smartphone và
tablet. Dù đang giải trí tại gia hay ở bất kỳ đâu, ngƣời dùng đều có thể truy
cập vào ứng dụng truyền hình MyTV để xem kho nội dung cực kỳ hấp dẫn và
đa dạng, đƣợc giới chuyên môn đánh giá là dẫn đầu phân khúc thị trƣờng
truyền hình trả tiền tại Việt Nam.
Mơ hình hệ thống tại chỗ thực sự đã quá quen thuộc. Đây là cách mà tất
cả các hệ thống phát sóng truyền thống ln đƣợc xây dựng và vận hành.
Cách tiếp cận dựa trên đám mây là một bƣớc phát triển gần đây hơn. Nó địi
hỏi triển khai hệ thống trên các nền tảng khác nhau (theo mơ-đun, phần mềm),

nhƣng cuối cùng, nó mang lại một số ƣu điểm đáng kể: giảm thiểu các khoản
đầu tƣ vào phần cứng, cho phép tiếp cận đa ngƣời dùng kể cả khi di chuyển,


3

đơn giản hóa quản lý, nâng cấp, q trình sản xuất chƣơng trình linh hoạt hơn
và phù hợp với tƣơng lai, v.v.
2. Lý do chọn đề tài
Điện toán đám mây là mơ hình phân phối và sử dụng các tài nguyên
công nghệ thông tin dựa trên Internet, đặc trƣng bởi việc cung cấp các tài
nguyên thƣờng đƣợc ―ảo hóa‖ nhƣ một dịch vụ trên Internet. Vài năm trở lại
đây, Điện toán đám mây đã trở thành một xu thế phổ biến trong lĩnh vực công
nghệ thông tin. Công nghệ này đƣợc coi là giải pháp cho những vấn đề nhƣ
nền tảng Internet vận hành kinh tế hơn, tốc độ nhanh hơn, dịch vụ theo yêu
cầu, truy cập Internet dễ dàng hơn, trải nghiệm ngƣời dùng cá nhân và doanh
nghiệp tốt hơn.
Cơng nghệ phát sóng truyền hình đã trải qua truyền hình tƣơng tự,
truyền hình kỹ thuật số độ phân giải tiêu chuẩn, truyền hình kỹ thuật số độ
phân giải cao, truyền hình 3D và các ứng dụng truyền thơng mới. Tƣơng tác
và lƣợng dữ liệu khổng lồ cần đƣợc xử lý là những thách thức mà cơng nghệ
phát sóng truyền hình hiện nay phải đối mặt. Với những ƣu thế mang lại, điện
tốn đám mây có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong ngành truyền hình và
phát thanh truyền hình. Điện toán đám mây sẽ cung cấp các dịch vụ giúp cho
các Đài truyền hình có thể quản lý dữ liệu, phát sóng thơng tin dễ dàng hơn,
mà khơng cần phải chi trả quá nhiều chi phí cho các dịch vụ vận hành cũng
nhƣ đầu tƣ vào cơ sở hạ tầng.
Trong bối cảnh bùng nổ về lƣu lƣợng thông tin, mạng Internet ngày
càng mở rộng, các dịch vụ chính cung cấp cho cộng đồng dựa trên nền tảng
của công nghệ đám mây trở nên phổ biến, việc triển khai các dịch vụ truyền

hình sao cho có hiệu quả về chi phí, chất lƣợng cũng nhƣ mang lại nhiều tiện
ích cho ngƣời sử dụng đang là yêu cầu bức thiết đặt ra đối với các Đài truyền
hình, trong đó có Đài truyền hình Bình Định. Đây là lí do tơi chọn đề tài


4

"Nghiên cứu ứng dụng điện toán đám mây để xây dựng hệ thống truyền hình
trực tuyến cho Đài truyền hình Bình Định" làm Luận văn tốt nghiệp Cao học.
Đề tài đƣợc sự hƣớng dẫn của thầy TS. Huỳnh Công Tú – Giảng viên Khoa
Kỹ thuật và Công nghệ, trƣờng Đại học Quy Nhơn.
3. Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu
a. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu ứng dụng điện tốn đám mây để xây dựng hệ thống truyền
hình trực tuyến
b. Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu hệ thống điện toán đám mây và ứng dụng trong lĩnh vực
truyền hình.
- Nghiên cứu kỹ thuật ảo hóa
- Mơ phỏng hệ thống truyền hình trên nền tảng điện toán đám mây
4. Nội dung nghiên cứu:
- Phân tích, định nghĩa làm rõ các khái niệm về ―Cloud‖ và ứng dụng,
đặc biệt là trong lĩnh vực Truyền hình.
- Giới thiệu và phân tích các kỹ thuật áp dụng điện tốn đám mây cho
lĩnh vực truyền hình.
- Xây dựng mơ hình nghiên cứu, đánh giá một hệ thống truyền hình
trực tuyến trên nền tảng đám mây.
5. Phƣơn pháp luận và phƣơn pháp n h ên cứu
- Phân tích tài liệu, số liệu thu thập đƣợc về các vấn đề liên quan đến

công nghệ đám mây và ứng dụng trong lĩnh vực truyền hình trực tuyến, từ đó
có cái nhìn tổng quan và đầy đủ, đánh giá đƣợc các tiến bộ của công nghệ
đám mây trong lĩnh vực truyền hình.
- Khảo sát số liệu và thơng số của các tổ chức chuẩn hóa.


5

- Xây dựng mơ hình thực nghiệm sử dụng mã nguồn mở nhằm phân
tích, so sánh, đánh giá hiệu quả của việc xây dựng và vận hành hệ thống
truyền hình trực tuyến trên nền tảng đám mây. Tìm ra các điểm mạnh cũng
nhƣ hạn chế của nó từ đó chọn lựa, điều chỉnh cho phù hợp với thực tế.
6. Ý n hĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Trong bối cảnh bùng nổ về lƣu lƣợng thông tin, mạng Internet ngày
càng mở rộng, các dịch vụ cung cấp cho cộng đồng dựa trên nền tảng của
công nghệ đám mây trở nên phổ biến. Việc triển khai các dịch vụ truyền hình
trên nền tảng đám mây sẽ đem lại hiệu quả về chi phí, chất lƣợng cũng nhƣ
mang lại nhiều tiện ích cho ngƣời sử dụng.


6

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH
Kể từ khi thay thế đài phát thanh, phƣơng tiện truyền thông đại chúng
phổ biến nhất vào những năm 1950, truyền hình đã đóng một vai trị khơng
thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Trong chƣơng này các cơng nghệ truyền
hình sẽ đƣợc phân tích và trình bày.
1.1. Nguồn gốc của truyền hình
Các nhà phát minh đã hình thành ý tƣởng về tivi từ rất lâu trƣớc khi
cơng nghệ tạo ra nó xuất hiện. Những ngƣời tiên phong ban đầu suy đoán

rằng nếu sóng âm thanh có thể đƣợc tách ra khỏi phổ điện từ để tạo ra radio,
thì sóng TV cũng có thể đƣợc tách ra để truyền hình ảnh trực quan. Ngay từ
năm 1876, George Carey, công chức Boston đã hình dung ra hệ thống truyền
hình hồn chỉnh, đƣa ra các bản vẽ cho một ―máy ảnh selen‖ cho phép mọi
ngƣời ―xem bằng điện‖ một năm sau đó [4].
Vào cuối những năm 1800, một số phát triển công nghệ đã tạo tiền đề
cho truyền hình. Phát minh ra ống tia âm cực (CRT) của nhà vật lý ngƣời Đức
Karl Ferdinand Braun vào năm 1897 đã đóng một vai trị quan trọng là tiền
thân của ống hình TV [7]. Ban đầu đƣợc tạo ra nhƣ một thiết bị quét đƣợc gọi
là máy hiện sóng tia âm cực, CRT kết hợp hiệu quả các nguyên tắc của máy
ảnh và điện. Nó có một màn hình huỳnh quang phát ra ánh sáng nhìn thấy
đƣợc (dƣới dạng hình ảnh) khi bị một chùm electron đập vào. Phát minh quan
trọng khác trong những năm 1880 là hệ thống máy quét cơ học. Đƣợc tạo ra
bởi nhà phát minh ngƣời Đức Paul Nipkow, đĩa quét là một đĩa kim loại lớn,
phẳng với một loạt các lỗ nhỏ sắp xếp theo hình xoắn ốc. Khi đĩa quay, ánh
sáng đi qua các lỗ, phân tách các bức ảnh thành các điểm ánh sáng có thể
truyền đi nhƣ một chuỗi các đƣờng điện tử. Số dòng đƣợc quét bằng với số lỗ
thủng và mỗi vòng quay của đĩa tạo ra một khung hình truyền hình. Đĩa cơ


7

học của Nipkow từng là nền tảng cho các thí nghiệm về truyền hình ảnh trực
quan trong vài thập kỷ.
Năm 1907, nhà khoa học Nga Boris Rosing đã sử dụng cả CRT và hệ
thống máy quét cơ học trong một hệ thống truyền hình thử nghiệm. Với CRT
trong máy thu, ông sử dụng chùm điện tử hội tụ để hiển thị hình ảnh, truyền
các mẫu hình học thơ sơ lên màn hình tivi. Hệ thống đĩa cơ đƣợc sử dụng nhƣ
một máy ảnh, tạo ra một hệ thống truyền hình sơ khai.

Hình 1.1: Hai phát minh quan trọng trong nhữn năm 1880 đã mở đƣờng cho truyền hình
xuất hiện: ống tia âm cực và hệ thốn đĩa cơ học.

1.2. Côn n hệ truyền hình màu
Cơng nghệ sản xuất tivi màu đã đƣợc đề xuất đầu tiên vào năm 1904,
và đƣợc John Logie Baird chứng minh vào năm 1928. Cũng nhƣ hệ thống tivi
đen trắng của ông, Baird đã áp dụng phƣơng pháp cơ học, sử dụng một đĩa
quét Nipkow với ba hình xoắn ốc, mỗi hình xoắn ốc cho mỗi màu cơ bản (đỏ,
lục và lam). Năm 1940, các nhà nghiên cứu của CBS, dẫn đầu bởi kỹ sƣ
truyền hình ngƣời Hungary Peter Goldmark, đã sử dụng các thiết kế năm
1928 của Baird để phát triển một khái niệm về truyền hình màu cơ học có thể
tái tạo màu mà ống kính máy ảnh nhìn thấy.


8

Sau Chiến tranh Thế giới thứ hai, Ủy ban Hệ thống Truyền hình Quốc
gia (NTSC) đã làm việc để phát triển một hệ thống màu điện tử hồn tồn
tƣơng thích với các TV đen trắng, đƣợc FCC phê duyệt vào năm 1953. Một
năm sau, NBC đã phát sóng chƣơng trình truyền hình màu đầu tiên là chƣơng
trình ghi lại Tournament of Roses Parade. Bất chấp sự hỗ trợ của ngành cơng
nghiệp truyền hình đối với cơng nghệ mới, phải 10 năm nữa tivi màu mới trở
nên phổ biến rộng rãi ở Hoa Kỳ và tivi đen trắng nhiều hơn tivi màu cho đến
năm 1972 [8].
1.3. Kỷ n uyên vàn của truyền hình

Hình 1.2: Biểu đồ tỉ lệ hộ a đình sở hữu tivi ở Hoa Kỳ tron

a đoạn 1950-1965

Những năm 1950 đƣợc chứng minh là thời kỳ hoàng kim của truyền
hình, trong đó phƣơng tiện này đã có sự phát triển vƣợt bậc về mức độ phổ
biến. Những tiến bộ về sản xuất hàng loạt đƣợc thực hiện trong Thế chiến II
đã giảm đáng kể chi phí mua TV, giúp truyền hình có thể tiếp cận đƣợc với
đại chúng. Năm 1945, có dƣới 10.000 TV ở Hoa Kỳ. Đến năm 1950, con số


9

này đã tăng lên khoảng 6 triệu và đến năm 1960, hơn 60 triệu tivi đã đƣợc bán
[20]. Hầu hết các chƣơng trình truyền hình ban đầu đều dựa theo kiểu mẫu
các chƣơng trình phát thanh và khơng tận dụng đƣợc khả năng mà truyền hình
mang lại. Ví dụ: các phát thanh viên chỉ cần đọc tin tức nhƣ trong một chƣơng
trình phát thanh và mạng lƣới này dựa vào các công ty cung cấp tin tức để
cung cấp cảnh quay về các sự kiện tin tức. Tuy nhiên, vào đầu những năm
1950, bắt đầu xuất hiện các bộ phim truyền hình nhƣ Playhouse 90 (1956) và
The U.S. Steel Hour (1953) … và đồng thời, chất lƣợng chƣơng trình truyền
hình đƣa tin về các sự kiện hàng ngày cũng ngày một nâng lên.
1.4. Cơng n hệ truyền hình cáp
Truyền hình cáp ban đầu đƣợc phát triển vào những năm 1940 ở các
vùng xa xôi hoặc miền núi, để tăng cƣờng khả năng thu tín hiệu truyền hình.
Ăng-ten cáp đƣợc dựng trên núi hoặc các điểm cao khác, và những ngôi nhà
kết nối với tháp sẽ nhận đƣợc tín hiệu phát sóng.
Vào cuối những năm 1950, các nhà khai thác cáp bắt đầu thử nghiệm
với vi sóng để truyền tải tín hiệu từ các thành phố xa xôi. Tận dụng khả năng
nhận tín hiệu phát sóng đƣờng dài của họ, các nhà khai thác đã phân nhánh từ
việc cung cấp dịch vụ cộng đồng địa phƣơng và bắt đầu tập trung vào việc
cung cấp cho ngƣời tiêu dùng nhiều lựa chọn chƣơng trình hơn. Các kênh đa
dạng hơn và khả năng tiếp nhận rõ ràng hơn mà dịch vụ cung cấp đã sớm thu
hút ngƣời xem từ các khu vực thành thị.

Trong những năm 1990, các nhà khai thác cáp đã nâng cấp hệ thống
của họ bằng cách xây dựng các mạng kết hợp cáp quang và cáp đồng trục
dung lƣợng cao hơn. Các mạng băng thông rộng này cung cấp dịch vụ truyền
hình đa kênh, cùng với điện thoại, Internet tốc độ cao và các dịch vụ video kỹ
thuật số tiên tiến, sử dụng một dây duy nhất.


10

1.5. Truyền hình tƣơn tự và kỹ thuật số
Trong hệ thống truyền hình tƣơng tự, máy thu hình thu các chƣơng
trình qua tín hiệu tƣơng tự bằng sóng vơ tuyến. Tín hiệu tƣơng tự đến đƣợc
với TV thơng qua ba phƣơng thức khác nhau: qua sóng khơng dây, qua dây
cáp hoặc truyền qua vệ tinh. Hệ thống analog dễ bị nhiễu và biến dạng, dẫn
đến chất lƣợng hình ảnh kém hơn nhiều so với phim chiếu tại rạp. Khi máy
thu hình ngày càng lớn hơn, độ phân giải hạn chế làm giảm độ rõ nét của hình
ảnh. Các cơng ty trên khắp thế giới, đáng chú ý nhất là ở Nhật Bản, bắt đầu
phát triển công nghệ cung cấp các định dạng truyền hình mới hơn, chất lƣợng
tốt hơn, bắt đầu kỷ nguyên của truyền hình kỹ thuật số. Một hình thức cơng
nghệ phát sóng hiệu quả và linh hoạt hơn, truyền hình kỹ thuật số sử dụng các
tín hiệu chuyển hình ảnh và âm thanh của TV thành mã nhị phân, hoạt động
giống nhƣ một máy tính. Điều này có nghĩa là chúng u cầu khơng gian tần
số ít hơn nhiều và cũng cung cấp hình ảnh chất lƣợng cao hơn nhiều. Năm
1987, Ủy ban Cố vấn về Dịch vụ Truyền hình Tiên tiến bắt đầu họp để kiểm
tra các hệ thống TV khác nhau, cả analog và kỹ thuật số. Ủy ban cuối cùng đã
đồng ý chuyển từ định dạng tƣơng tự sang kỹ thuật số vào năm 2009, cho
phép một giai đoạn chuyển đổi trong đó các đài truyền hình có thể gửi tín hiệu
của họ trên cả kênh tƣơng tự và kỹ thuật số. Khi quá trình chuyển đổi diễn ra,
nhiều TV analog cũ hơn khơng thể sử dụng đƣợc nếu khơng có dịch vụ cáp
hoặc vệ tinh hoặc bộ chuyển đổi kỹ thuật số.

1.6. Kỷ n uyên của truyền hình độ nét cao [17]
Cùng thời điểm chính phủ Hoa Kỳ đang xem xét các lựa chọn cho hệ
thống truyền hình tƣơng tự và kỹ thuật số, các công ty ở Nhật Bản đang phát
triển công nghệ kết hợp với tín hiệu kỹ thuật số để tạo ra hình ảnh rõ nét ở
định dạng màn hình rộng. Truyền hình độ nét cao, hay HDTV, cố gắng tạo ra
cảm giác chân thực cao hơn bằng cách cung cấp cho ngƣời xem trải nghiệm


11

gần nhƣ ba chiều. Nó có độ phân giải cao hơn nhiều so với các hệ thống
truyền hình tiêu chuẩn, sử dụng khoảng năm lần số điểm ảnh trên mỗi khung
hình. Có mặt lần đầu tiên vào năm 1998, các sản phẩm HDTV ban đầu cực kỳ
đắt đỏ, có giá từ 5.000 USD đến 10.000 USD/bộ. Tuy nhiên, giống nhƣ hầu
hết các công nghệ mới, giá đã giảm đáng kể trong vài năm sau đó, khiến
HDTV có giá cả phải chăng đối với những ngƣời mua sắm phổ thơng.

Hình 1.3: HDTV sử dụn định dạn màn hình rộn vớ tỷ lệ khun hình khác (16:9) so vớ TV
độ nét t êu chuẩn (4:3).

Tính đến năm 2010, gần một nửa số khán giả Mỹ đang xem truyền hình
ở độ phân giải cao, cơng nghệ truyền hình đƣợc sử dụng nhanh nhất kể từ khi
VCR ra đời vào những năm 1980. Công nghệ mới đã thu hút khán giả xem
truyền hình trong thời gian dài hơn. Theo Công ty Nielsen, một công ty đo
lƣờng lƣợng ngƣời xem truyền hình, các hộ gia đình có HDTV xem truyền
hình vào khung giờ vàng nhiều hơn 3% - Chƣơng trình đƣợc chiếu trong
khoảng từ 7 giờ đến 11 giờ tối, khi có sẵn lƣợng khán giả lớn nhất - hơn so
với các chƣơng trình có độ phân giải tiêu chuẩn. Báo cáo tƣơng tự cũng tuyên
bố rằng trải nghiệm điện ảnh của HDTV đang đƣa các gia đình trở lại với
nhau trong phịng khách trƣớc TV màn hình rộng lớn và ra khỏi nhà bếp và

phịng ngủ, nơi mọi ngƣời có xu hƣớng xem truyền hình một mình trên màn
hình nhỏ hơn. Tuy nhiên, những hình thức xem này có thể thay đổi một lần


12

nữa khi Internet ngày càng đóng vai trị lớn hơn trong cách mọi ngƣời xem
các chƣơng trình TV.
1.7. Xu hƣớng xem mới: YouTube và Hulu
Trong số nhiều hiện tƣợng Internet gần đây, rất ít hiện tƣợng gây đƣợc
ảnh hƣởng lớn nhƣ trang web chia sẻ video YouTube. Đƣợc tạo bởi ba kỹ sƣ
PayPal vào năm 2005, trang web này cho phép ngƣời dùng tải lên các video
cá nhân, clip truyền hình, video ca nhạc và các đoạn phim mà ngƣời dùng
khác trên tồn thế giới có thể xem. Mặc dù ban đầu, trang web bị chôn vùi
dƣới một loạt các vụ kiện vi phạm bản quyền, YouTube vẫn tồn tại đƣợc bằng
cách thiết lập các thỏa thuận với các tập đồn truyền thơng, chẳng hạn nhƣ
NBC Universal Television, để phát hợp pháp các video clip từ các chƣơng
trình nhƣ The Office. Vào năm 2006, công ty chiếu hơn 100 triệu video clip
mỗi ngày đã đƣợc Google mua lại với giá 1,65 tỷ USD [9]. Dự đốn chính
xác rằng trang web là ―bƣớc tiếp theo trong sự phát triển của Internet‖, Giám
đốc điều hành Google Eric Schmidt đã chứng kiến sự nổi tiếng của YouTube
bùng nổ kể từ khi tiếp quản. Tính đến năm 2010, YouTube hiển thị hơn 2 tỷ
clip mỗi ngày và cho phép mọi ngƣời tải lên 24 giờ video mỗi phút
(Youtube). Để đảm bảo vị trí của mình với tƣ cách là trang web giải trí truy
cập, YouTube đang mở rộng ranh giới của mình bằng cách phát triển dịch vụ
cho thuê phim và chiếu các buổi hòa nhạc trực tiếp cũng nhƣ sự kiện thể thao
trong thời gian thực. Vào tháng 1 năm 2010, Google đã ký một thỏa thuận với
Giải Ngoại hạng Ấn Độ, cung cấp 60 trận đấu cricket của giải đấu trên kênh
IPL của YouTube và thu hút 50 triệu ngƣời xem trên toàn thế giới [19].
Trong khi YouTube vẫn tập trung vào nội dung do ngƣời dùng tạo ra,

những ngƣời xem tìm kiếm video thƣơng mại về phim và chƣơng trình truyền
hình đang ngày càng chuyển sang Hulu.


13

Hình 1.4: Thỏa thuận ữa YouTube và các tập đồn truyền thơn cho phép n ƣờ xem
xem m ễn phí các cl p về các chƣơn trình u thích của họ trên YouTube.

Đƣợc thành lập vào năm 2007 sau một thỏa thuận giữa NBC Universal,
News Corporation và một số công ty Internet hàng đầu (bao gồm Yahoo!,
AOL, MSN và MySpace), trang web cung cấp cho ngƣời dùng quyền truy cập
vào tồn bộ thƣ viện video clip mà khơng tính phí và cung cấp tài liệu cho các
trang web phân phối của đối tác. Các video bao gồm các tập đầy đủ của các
chƣơng trình nổi tiếng hiện nay nhƣ House, Saturday Night Live và The
Simpsons, cũng nhƣ các bản hit cũ hơn từ thƣ viện truyền hình của hãng
phim. Đƣợc hỗ trợ thông qua quảng cáo, liên doanh, vốn chỉ có sẵn cho ngƣời
xem ở Hoa Kỳ, đã trở thành trang phát sóng video hàng đầu trên web trong
vịng 2 năm. Vào tháng 7 năm 2009, trang này đã nhận đƣợc hơn 38 triệu
ngƣời xem và cung cấp nhiều video hơn bất kỳ trang nào ngoại trừ YouTube.
Trong cả năm, Hulu đã tạo ra doanh thu ƣớc tính 120 triệu đơ la và tăng số
nhà quảng cáo của mình lên 250 nhà tài trợ. Mơ hình quảng cáo của nó hấp
dẫn ngƣời xem, những ngƣời chỉ cần xem hai phút quảng cáo trong 22 phút
chƣơng trình, so với 8 phút trên truyền hình. Việc giới hạn tài trợ cho một nhà
quảng cáo cho mỗi chƣơng trình đã giúp tỷ lệ nhớ lại cao gấp đôi so với tỷ lệ


14

nhớ lại cho cùng một quảng cáo trên truyền hình, mang lại lợi ích cho nhà tài

trợ cũng nhƣ ngƣời xem.
1.8. Video theo yêu cầu
Ban đầu đƣợc giới thiệu vào đầu những năm 1990, khái niệm video
theo yêu cầu (VOD)—Một hệ thống trả tiền cho mỗi lần xem cho phép ngƣời
xem đặt hàng hoặc tải xuống một bộ phim qua truyền hình hoặc Internet và
xem nó một cách thuận tiện — đã khơng thành cơng ngay lập tức vì chi phí
đặt hàng phim quá cao so với việc mua hoặc thuê phim từ một cửa hàng. Một
phàn nàn ban đầu khác về dịch vụ này là các hãng phim đã giữ lại các bộ
phim cho đến rất lâu sau khi chúng có trên đĩa DVD, vào thời điểm đó hầu hết
những ngƣời muốn xem bộ phim đã xem nó. Cả hai nhƣợc điểm này sau đó
đã đƣợc khắc phục, với các bộ phim hiện đƣợc phát hành cùng lúc trên VOD
cũng nhƣ trên DVD với giá thuê cạnh tranh. Hiện tại, hầu hết các nhà cung
cấp truyền hình cáp và vệ tinh đều cung cấp một số hình thức dịch vụ theo
yêu cầu, hoặc là VOD, cung cấp phim 24 giờ một ngày và cho phép ngƣời
xem tất cả các chức năng của đầu đĩa DVD (chẳng hạn nhƣ khả năng tạm
dừng, tua lại, video gần theo yêu cầu (NVOD), phát nhiều bản sao của phim
hoặc chƣơng trình trong khoảng thời gian ngắn nhƣng khơng cho phép ngƣời
xem kiểm sốt video.
Để thay thế cho VOD truyền hình cáp hoặc vệ tinh, ngƣời xem cũng có
thể dễ dàng tải phim và chƣơng trình truyền hình qua Internet, thơng qua các
dịch vụ miễn phí nhƣ YouTube và Hulu hoặc thơng qua đăng ký trả phí cho
các trang web truyền phim đến máy tính. Dịch vụ cho thuê DVD trực tuyến
Netflix bắt đầu cho phép ngƣời đăng ký truy cập nhanh vào danh mục các
chƣơng trình truyền hình và phim cũ hơn vào năm 2007, trong khi gã khổng
lồ Internet Amazon.com thiết lập dịch vụ đối thủ tƣơng tự nhƣ mơ hình trả
tiền cho mỗi lần xem vào năm 2008. Ngƣời xem cũng có thể phát trực tuyến