Bài giảng Kỹ thuật phát thanh và truyền hình (Chương 3)

CHƯƠNG 3

Truyền hình số


Nội dung chương
3/2/2017
Vũ Thị Thúy Hà

3.1 Số hóa tín hiệu truyền hình
3.2 Nén tín hiệu truyền hình
3.3 Các chuẩn truyền hình số
3.4 Truyền hình số mặt đất
3.5. Truyền hình số cáp
3.6. Truyền hình số vệ tinh

127


Lộ trình chuyển đổi của Việt nam từ nay đến năm 2020
3/2/2017
Vũ Thị Thúy Hà

128


3.1 Đặc điểm của truyền hình số
1.
2.
3.
4.

5.
6.

Yêu cầu về băng tần:
Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm (S/N):
Méo phi tuyến:
Giá thành và độ phức tạp
Xử lý tín hiệu:
Khoảng cách giữa các trạm truyền hình và đồng kênh

129


C IM CA TRUYN HèNH S
Có khả năng phát hiện lỗi và sửa sai.
Tính phân cấp (HDTV + SDTV).
Thu di động tốt. Ngng xem dù đi trên ôtô, tàu hoả vẫn xem đc
các chng trình truyền hình. Së dÜ như vËy lµ do xư lý tèt hiƯn tng Doppler.

truyền tải đợc nhiều loại hình thông tin.
ít nhạy với nhiễu và các dạng méo xảy ra trên đng truyền. bảo
toàn chất lng hình ảnh. Thu số không còn hiện tng "bóng
ma" do các tia sóng phản xạ từ nhiều hng đến máy thu. Đây là
vấn đề mà hệ phát analog đang không khắc phục nổi.


C IM CA TRUYN HèNH S
phát nhiều chng trình trên một kênh truyền hình: Tiết kiệm tài
nguyên tần số
* Một trong những lợi điểm của truyền hình số là tiết kiệm phổ

tần số

* 1 transponder 36 MHz truyền đợc 2 chng trình truyền hình tơng tự song có thể truyền đc 10 12 chơng trình truyền hình
số (gấp 5 6 lần)
* Một kênh 8 MHz (trên mặt ®Êt) chØ trun ®ược 01 chương
tr×nh trun h×nh tương tù song có thể truyền đợc 4 5 chng
trình truyền hình số đối với hệ thống ATSC, 4 8
chng trình đối với DVB-T (tuỳ thuộc M-QAM, khoảng bảo vệ vµ
FEC)


C IM CA TRUYN HèNH S
Bảo toàn chất lng :
Chất lợng
tín hiệu số

tín hiệu tơng tự
Khoảng cách giữa máy phát và máy thu


C IM CA TRUYN HèNH S
Tiết kiệm năng lợng, chi phí khai thác thấp: Công suất phát không
cần qúa lớn vì cờng độ điện trờng cho thu số thấp hơn cho thu
analog (độ nhậy máy thu số thấp hơn -30 đến -20dB so với máy thu
analog).

Mạng đơn tần (Sfn): Cho khả năng thiết lập mạng đơn kênh (đơn tần
- Single Frequency Network ), nghĩa là nhiều máy phát trên cùng
một kênh sóng. Đây là sự hiệu quả lớn xét về mặt công suất và tần
số.

Tín hiệu số dễ xử lý, môi trờng quản lý điều khiển và xử lý rất
thân thiện với máy tính.

v.v...


3.2 Sơ đồ hệ thống truyền hình số
Tín hiệu
truyền hình Biến đổi
AD
analog

Nén: ghép
kênh

Mã hóa
kênh

Điều chế

Phần phát
Kênh
thơng tin

Tín hiệu
truyền hình
analog

Phần thu

Biến đổi
DA

Tách kênh:
giải nén

Giải mã
hóa

Giải điều
chế

134


HỆ THỐNG THIẾT BỊ ĐỂ PHÁT THỬ NGHIỆM
Nguồn tín hiệu

Hệ thống nén ghép

Hệ thống máy phát số mặt đất

Anten thu
vệ tinh

Máy phát số kênh 26

Đầu thu
vệ tinh

Điều chế số
COFDM
A/V

Nén MPEG-2

KĐ kích
KĐ cơng suất

Bộ
ghép
(MUX)

Bộ cộng
2 máy
phát

Anten thu
mặt đất
Đầu thu
mặt đất
analog

Anten
phát

Điều chế số
COFDM

KĐ kích

KĐ cơng suất

Anten thu
mặt đất

Nén MPEG-2

Máy phát số kênh 34

Các hệ thống đo lường và kiểm chuẩn
www.vtc.com.vn

Đầu thu số
mặt đất

11


a. Các phương pháp biến đổi tín hiệu video

Phương pháp 1: Biến đổi trực tiếp tín hiệu màu
tổng hợp NTSC, PAL, SECAM ra tín hiệu số
Phương pháp 2: Biến đổi riêng từng tín hiệu thành
phần (tín hiệu chói Y, tín hiệu sai màu R-Y và B-Y
hoặc các tín hiệu màu cơ bản R, G, B) ra tín hiệu số
và truyền đồng thời theo thời gian hoặc ghép kênh.


a. Các phương pháp biến đổi tín hiệu video
Tín hiệu video

tổng hợp màu
analog

Lọc thơng
thấp

Lấy mẫu

Lượng tử
hóa

Đồng bộ

Mã
hóa

Tín hiệu video
tổng hợp màu
Digital

Sơ đồ biến đổi tín hiệu video tổng hợp

Đối với tín hiệu truyền hình mầu hệ PAL có tần số lấy mẫu được lựa
chọn là 4fC= 17,734475 MHz. Đối với tín hiệu hệ mầu NTSC có tần
số lấy mẫu là 4fC= 14,32818 MHz. Đối với tín hiệu video tổng hợp,
các pixel được lượng tử hoá 8 hay 10 bit. Do chất lượng của tín hiệu
Composite thấp vì vậy tín hiệu này ít được sử dụng. Thay vào đó là
việc chuyển đổi tương tự - số theo khuyến cáo CCIR 601 đối với các
tín hiệu mầu thành phần.

a. Các phương pháp biến đổi tín hiệu video

E R-Y

Lọc thơng
thấp

E G-Y
E B-Y

T/h video thành
phần số

Lấy mẫu

Lượng tử
hóa

Mã
hóa

Lọc thơng
thấp

Lấy mẫu

Lượng tử
Ehóa

Mã
hóa

F G-Y

Lọc thơng
thấp

Lấy mẫu

Lượng tử
hóa

Mã
hóa

F B-Y

Đồng bộ
Sơ đồ biến đổi tín hiệu video số thành phần

Tín hiệu Video có đặc trưng riêng, nên ngoài việc thỏa mãn định lý
lấy mẫu Nyquist, qúa trình lấy mẫu cịn phải tn theo cấu trúc lấy
mẫu, tính tương thích giữa các hệ thống...


b. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI ADC VÀ DAC
Các phương pháp chuyển đổi ADC

Vào

Lọc thơng
thấp

Lượng tử
hóa

Lấy mẫu

Mã
hóa

ra

Tạo xung đồng hồ và xung
lấy mẫu
Sơ đồ mạch chuyển đổi ADC

Các phương pháp chuyển đổi DAC
Video
số

Mạch
logic

DAC

Lấy mẫu

Lọc thông

thấp

Xung
lấy mẫu
Sơ đồ mạch chuyển đổi DAC

>

Video
tương tự

139


Cấu trúc lấy mẫu

3/2/2017

Vũ Thị Thúy Hà

140


Cấu trúc lấy mẫu trực giao
3/2/2017
Vũ Thị Thúy Hà

141

3/2/2017

Vũ Thị Thúy Hà

142


3/2/2017
Vũ Thị Thúy Hà

143


2. Số hóa tín hiệu video màu tổng hợp
Để tiến tới xu hướng chuẩn hoá cho các thiết bị Video số, người ta đã đưa ra
hai tiêu chuẩn về tần số lấy mẫu là fSA = 4fSC NTSC và 4fSCPAL tần số lấy
mẫu bằng 4 lần tần số sóng mang màu và sử dụng 8 bit hoặc 10 bit để biểu
diễn các mẫu.
a.
Tín hiệu video số tổng hợp tiêu chuẩn 4fSC NTSC

Các tham số cơ bản:
NTSC
TÝn hiƯu vµo
+ Tång sè mẫu trên một dòng video
+ Số mẫu trên một dòng video tÝch
cùc
+ TÇn sè lÊy mÉu
+ CÊu tróc lÊy mÉu
+ Các mẫu

+
Số bít lợng tử

910
768
4fsc - 14,32818 MHZ
Trực giao
+330, +1320, +2310,
+3030
10 bit/mÉu




Cấu trúc lấy mẫu:



Khoảng cách lấy mẫu
trùng với đỉnh biên độ các
tín hiệu EI & EQ.



Số mẫu trên 1 dịng:

NSA=FSA/FH=4FSC/FH=
4x3.58MHz/15750Hz=910.


Trong đó: 768 mẫu cho

dịng video tích cực; 142
mẫu cho đồng bộ dòng.




Thang lượng tử:
Quan hệ giữa mức video tương tự và thang lượng tử ứng với mã hóa 10 bit.




Cấu trúc dòng số:
Quan hệ giữa dòng tương tự và dòng số.




Cấu trúc mành số:
Quan hệ giữa mành
tương tự và mành số.


b. Tín hiệu video số tổng hợp tiêu chuẩn 4fSC PAL
 Các tham số cơ bản:

TÝn hiƯu vµo

PAL

+ Tống số mẫu cho một dịng

1135

+ Số mẫu trên một dịng tích cực

948

+ Tần số lấy mẫu
+ Các mẫu

+ Cấu trúc lấy mẫu
+ Số bít lượng tử hố

4fsc - 17,734475 MHz
+450; +1350; +2250; +3150

CÊu tróc trùc giao
8 hc 10 bit cho mét mÉu




Cấu trúc lấy mẫu:

Khoảng cách lấy mẫu tại 45, 135, 225, 315 độ, không phải đỉnh lớn nhất.
VD: sọc màu vàng có biên độ lớn nhất 0.934V nhưng mẫu lớn nhất chỉ
0,886V.