SlideShare a Scribd company logo
1 of 74
Download to read offline
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI:
PHÂN TÍCH HỆ THỐNG
MÁY CD – VCD, ỨNG DỤNG KHỐI
MPEG VIDEO / AUDIO DECODER
ĐỂ CHUYỂN MÁY CD SANG VCD.
Sinh Viên Thực Hiện :Đỗ Văn Giàn
: Nguyễn Đình Hùng
Lớp : 95 KĐĐ
Giáo Viên Hướng Dẫn : Lê Viết Phú
Thành Phố Hồ Chí Minh
3 – 2000
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Đại Học Quốc Gia TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
*******
Khoa : Điện – Điện Tử
Bộ môn : Điện tử
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Họ Và Tên Sinh Viên: Nguyễn Đình Hùng
Đỗ Văn Giàn
Lớp : 95 KĐĐ
I. Đầu đề luận án:
Phân tích hệ thống CD – VCD, ứng dụng khối MPEG Audio/Video decoder
để chuyển máy CD thành VCD.
II. Các số liệu ban đầu:
 Máy CD hiệu PANASONIC DT7
 Sơ đồ máy CD hiệu PANASONIC DT7
 Sơ đồ máy VCD hiệu PANASONIC SA_AK65
 Các tài liệu về máy CD, VCD và kỹ thuật xử lý ảnh.
III. Nội dung phần thuyết trình:
 Phân tích hệ thống CD, VCD.
 Phân tích khối MPEG Audio/Video decoder.
 Ưùng dụng chuyển đổi máy CD thành VCD.
 Thi công chuyển đổi.
IV. Các bản vẽ:
V. Cán bộ hướng dẫn : KS. Lê Viết Phú
VI. Ngày giao nhiệm vụ : Ngày….tháng… năm 1999
VII. Ngày hoàn thành nhiệm vụ : Ngày 28 tháng 02 năm 2000.
Cán bộ hướng dẫn Thông qua bộ môn
KS: Lê Viết Phú Ngày……Tháng……năm……
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
LỜI NÓI ĐẦU
Theo tốc độ phát triển của khoa học kỹ thuật trong thời đại ngày nay, Ngành
kỹ thuật số đã bộc lộ rõ những ưu điểm siêu việt của nó và dần dần xâm chiếm vào
trong mọi lĩnh vực của đời sống con người, đặc biệt là lĩnh vực thông tin. Trong
lĩnh vực này ngành kỹ thuật số đã khắc phục được những nhược điểm của kỹ thuật
tương tự và cho ra đời những sản phẩm chất lượng cao như: máy CD, VCD, Truyền
hình cáp, Truyền hình HTVT, . . .
Việc ứng dụng kỹ thuật số để xử lý thông tin về âm thanh và hình ảnh là một
đề tài khá mới đối với sinh viên Việt Nam.
Để tìm hiểu về đề tài này, việc phân tích hệ thống của CD, VCD có thể là
tiền đề đi sâu vào nghiên cứu. Qua phân tích hệ thống này, một ứng dụng được đưa
ra trong thực tế là chuyển đổi máy CD sang VCD. Và đó cũng chính là nội dung và
nhiệm vụ của luận văn.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Luận văn này bao gồm việc phân tích hệ thống máy CD – VCD, và ứng
dụng khối MPEG Audio/Video Decoder để thi công mạch chuyển đổi máy CD
thành VCD.
Tập luận văn này bao gồm 6 chương được trình bày như sau:
Chương 1: Chương dẫn nhập
Chương 2: Giới thiệu chung về CD _VCD.
Chương 3: Phân tích hệ thống của máy CD_VCD.
Chương 4: Khảo sát sơ đồ của khối MPEG Audio/Video decoder để
chuyển đổi máy CD thành VCD.
Chương 5: Ứng dụng khối MPEG Audio/ Video Decoder để chuyển
đổi máy CD sang máy VCD. Thi công chuyển đổi.
Chương 6: Kết luận
Trong quá trình nghiên cứu và thi công luận văn chúng em đã nhận được sự
hướng dẫn và giúp đỡ rất chân tình của thầy LÊ VIẾT PHÚ cùng quí thầy cô trong
khoa Điện – Điện Tử. Em sẽ ghi nhận sâu sắc công ơn này kính mong quí thầy cô
đón nhận nơi chúng em lòng thành thật biết ơn!.
Nhóm sinh viên thực hiện đề tài
Nguyễn Đình Hùng
Đỗ Văn Giàn
Lời Cảm Tạ
Chúng em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy LÊ VIẾT PHÚ đã tận tình
hướng dẫn và cung cấp cho chúng em những tài liệu vô cùng quí giá, giúp chúng
em hoàn thành tốt luận án tốt nghiệp này.
Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến các tác giả của các tập tài liệu vô
cùng quí báu.
Và cũng xin cảm ơn quí thầy cô công tác tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ
Thuật đã góp phần giúp đỡ chúng em trong thời gian làm luận văn.
Xin gởi lời cám ơn các anh chị đồng nghiệp và các bạn cùng khóa đã động
viên và đóng góp ý kiến cho chúng tôi thực hiện đề tài này.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Nhóm sinh viên thực hiện đề tài
Nguyễn Đình Hùng
Đỗ Văn Giàn
MỤC LỤC
Trang
Chương 1: Chương dẫn nhập .....................................................................
Chương 2: Giới thiệu chung về CD, VCD .................................................
Chương 3: Phân tích hệ thống của máy CD, VCD .....................................
Chương 4: Khảo sát sơ đồ của khối MPEG Audio/Video decoder ............
Chương 5: Ứng dụng khối MPEG Audio/Video decoder để
chuyển đổi máy CD thành VCD. Thi công chuyển đổi. ...................
Chương 6: Kết luận ....................................................................................
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
CHƯƠNG I
CHƯƠNG DẪN NHẬP
Xử lý tín hiệu thông tin bằng kỹ thuật số là một trong những phương pháp
tối ưu để khắc phục những khuyết điểm của kỹ thuật tương tự trong ngành công
nghệ thông tin hiện nay. Việc tận dụng tối ưu các kênh truyền sóng, các phương
tiện lưu trữ thông tin cũng như khả năng phục hồi thông tin ở chất lượng cao là các
kết quả của quá trình nghiên cứu xử lý tín hiệu thông tin bằng kỹ thuật số, xong
một trong những tiêu chuẩn phổ biến được đưa ra hiện nay là tiêu chuẩn MPEG
(Moving Picture Experts Group). Đây là tiêu chuẩn xử lý tín hiệu âm thanh, hình
ảnh chuyển động được sử dụng thống nhất trong các lĩnh vực truyền tin, cụ thể như
máy CD-VCD là những sản phẩm được tạo ra dựa trên cơ sở của kỹ thuật này.
Kỹ thuật xử lý tín hiệu Audio/Video theo tiêu chuẩn MPEG là một đề tài còn
khá mới mẽ đối với các kỹ sư Việt Nam nói riêng, cũng như các sinh viên Việt
Nam nói chung. Để tìm hiểu và ứng dụng kỹ thuật này, việc phân tích hệ thống máy
CD-VCD có thể đem lại cho chúng ta những kiến thức cơ sở, làm tiền đề cho việc
đi sâu vào tìm hiểu ngành kỹ thuật trên, ở một góc độ cao hơn như truyền hình cáp,
truyền hình HDVT, hệ thống đĩa DVD, máy thu hình không gian ba chiều . . . Với
quan điểm như trên, chúng em – Những sinh viên năm cuối của khoa điện trường
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, sẽ tận dụng khả năng, kiến thức của mình, cùng sự
hướng dẫn của các thầy cô, để thực hiện nhiệm vụ phân tích hệ thống CD, VCD và
ứng dụng khối MPEG Audio/Video decoder để chuyển đổi máy CD sang máy
VCD. Đó chính là nhiệm vụ của tập luận văn này.
Nội dung của luận văn gồm 6 chương: Tiếp theo chương mở đầu là chương
II giới thiệu chung về hệ thống CD,VCD với mục đích tìm hiểu khái quát về các
khối trong cấu trúc hệ thống và cú pháp dòng dữ liệu.
Chương III: Đi sâu vào phân tích nguyên lý hoạt động của các khối dựa trên các
tài liệu có liên quan.
Chương IV:Là chương khá phức tạp bởi vì đây là chương đi sâu vào tìm hiểu kỹ
thuật MPEG Audio/Video decoder để ứng dụng.
Chương V:Là chương ứng dụng kết quả của chương I, II, III và IV để thiết kế và
thi công chuyển đổi máy CD sang máy VCD.
Chương VI: Ghi lại kết quả của việc phân tích hệ thống CD, VCD và phần ứng
dụng chuyển đổi máy CD sang máy VCD. Những nhận xét và khả năng phân tích
và thi công việc chuyển đổi.
Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Viết Phú cùng quí thầy
cô đã góp phần giúp đỡ, động viên chúng em hoàn chỉnh tập luận văn tốt nghiệp
này.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
CHƯƠNG II
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CD VÀ VCD
I. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY ĐỌC CD, VCD:
 Type (kiểu) D.A.S: Digital Audio System (Hệ thống ghi kỹ thuật số).
 Tiêu chuẩn đĩa CD, VCD (Usable dise)
 Đường kính 12 cm, bề dày d = 1,2 mm.
 Thời gian phát T  60 phút, cực đại 75 phút.
 Laser bán dẫn có bước sóng m.
 Ghi döõ lieäu leân maët ñóa quang (CD, VCD) laø caùc pit vaø flat lieân
tieáp nhau theo xoaén oác.
 Toác ñoä quay ñóa: (Spinble speed)
 Heä thoáng CD, VCD ñöôïc thieát keá ñeå laøm ñóa quay troøn vôùi
toác ñoä daøi khoâng ñoåi CLV (Constant Length Volocity), coøn toác ñoä
goác thay ñoåi.
 Khi ñaàu ñoïc ôû vò trí trong cuøng thì toác ñoä quay 500 voøng/ phuùt.
 Khi ñaàu ñoïc ôû vò trí ngoaøi cuøng thì toác ñoä quay 200 voøng/
phuùt.
 Ngoõ ra tín hieäu hình: khoaûng 1 Vpp (75)
 Ngoõ ra 2 ñöôøng aâm thanh L, R: khoaûng 1 Vpp.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
II. SÖÏ GIOÁNG NHAU VAØ KHAÙC NHAU CUÛA TÍN HIEÄU CD,
VCD:
1) Lưu đồ xử lý tín hiệu CD VCD:
Hình II.1: Lưu đồ xử lý tín hiệu CD_VCD.
Từ lưu đồ trên, ta thấy được giữa 2 kỹ thuật xử lý tín hiệu CD và VCD khác
nhau chỉ ở khâu đầu tiên bắt đầu xử lý. Đối với CD thì tín hiệu Analog Audio được
lấy mẫu ở tần số 44,1 KHz, mỗi lần lấy mẫu là 16 bit. Sau đó sẽ được lượng tử hóa
và biến đổi thành chuỗi tín hiệu số. Đối với VCD thì được mã hóa theo tiêu chuẩn
MPEG_1, phần này sẽ được trình bày trong chương IV. Tín hiệu sau khi ra khỏi
khối này cũng là một chuỗi tín hiệu số. Còn các khâu xử lý tín hiệu số còn lại là
hoàn toàn giống nhau như: Định dạng khung, Qui tắc sửa lỗi CIRC, Tín hiệu C và
D, điều biến EFM, bit trộn, từ đồng bộ, điều biến NRZI, phần này được trình bày ở
các mục tiếp theo chương này. Đến đây dữ liệu mới được trực tiếp ghi lên đĩa.
2) Cấu trúc dòng dữ liệu:
Như đã trình bày ở phần trên, quá trình xử lý tín hiệu CD, VCD chỉ khác
nhau ở khâu bắt đầu xử lý, nhưng đến khâu bắt đầu xử lý tín hiệu số như địng dạng
khung là hoàn toàn giống nhau. Tức là để hình thành 1 FRAME (khung) thì có 24
Symbol (mỗi Symbol là 8 bit) dữ liệu và thời gian để dữ liệu hình thành 1 FRAME
là hoàn toàn giống nhau. Sau đó để tiện phân tích các khâu trong quá trình xử lý tín
hiệu CD VCD ghi lên đĩa, nên chúng tôi chỉ phân tích quá trình xử lý tín hiệu CD.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Ở phần trên, đã trình bày1 FRAME thì có 24 Symbol nên muốn hình thành 1
FRAME thì phải có 6 lần lấy mẫu ứng với tín hiệu âm thanh Stereo. Do đó để hình
thành 1 FRAME đầy đủ thì mất một khoảng thời gian
S
KHZ
05,136
1,44
1
x6 
Các khâu xử lý tiếp theo được diễn tả ở dòng dữ liệu như ở hình II.2.
Hình II.2: Cấu trúc dòng dữ liệu
Trong hìnhI I.2 thì 1 FRAME trong quá trình xử lý được cộng thêm vào 9
Symbol (trong đó có 8 Symbol chiếm mục đích sửa lỗi và 1 Symbol tín hiệu C và
D. Lúc này, trong 1 FRAME có 33 Symbol. Tiếp theo là điều biến và cộng thêm
vào các bit trộn. Sau đó cộng từ (word) đồng bộ 24 bit và 3 bit trộn. Do đó, cuối
cùng trong 1 FRAME có tất cả 588bit. Với 588 bit này và thời gian hình thành 1
FRAME ta tìm được tốc độ bit là
MHZ
S
bit
321,4
05,136
588


III. PHƯƠNG PHÁP SỬA LỖI CIRC:(Cross Interleave Reed Selomon
code):
Mặc dù việc xử lý tín hiệu số được thiết lập để loại bỏ các sai sót về xử lý tín
hiệu, nhưng việc truyền dòng dữ liệu tới bề mặt đĩa gốc, vẫn còn phụ thuộc vào mối
quan hệ vật lý giữa bộ phận ghi và mặt đĩa. Nó cũng có thể dẫn đến những sai sót
dữ liệu do 2 nguyên nhân.
 Do bề mặt đĩa có bụi, vết dấu tay, trầy xước.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
 Những biến đổi về cơ làm mất tính đồng bộ trong việc ghi tín hiệu số sai khác
bit dữ liệu.
Do vậy quá trình sửa sai là quá trình rất quan trọng và phức tạp. Đối với CD,
VCD,… Người ta dùng mã xen chéo Reed Solomon (CIRC) làm mã sửa sai.
Trong quá trình thực hiện xử lý tính hiệu số, người ta cũng đưa đến kết luận có
2 loại lỗi xảy ra: Lỗi thứ I là lỗi chỉ xảy ra trên 1 Symbol đơn còn gọi là lỗi ngẫu
nhiên (Ramdom). Lỗi thứ II là lỗi xảy ra từ 2 Symbol trở lên trong 1 frame của 1
kênh gọi là lỗi chùm (burst).
1) Sửa lỗi Ramdom:
Lỗi Ramdom là lỗi chỉ xảy ra trên 1 Symbol đơn, trong quá trình sửa lỗi thì
mã bị lỗi sẽ được phát hiện, vị trí lỗi được xác định và công việc sửa sai sẽ thực
hiện. Do vậy công việc phát hiện và sửa lỗi không đơn giản chút nào. Để phát hiện
được lỗi này và sửa lỗi. Thì đối với kỹ thuật CD, VCD người ta dùng phương pháp
sửa lỗi Reed Solomon. Phương pháp sửa lỗi Reed Solomon khôâng sửa lỗi trực tiếp
dựa trên các bit mà nó sửa lỗi dựa theo các symbol. Vì vậy phương pháp sửa lỗi
Reed Solomon sử dụng một mã loại khác gọi là tác nhân cân bằng (mã cân bằng)
được cộng xen vào.
Để dể hiểu trong phương pháp sửa lỗi Reed Solomon này, ta chỉ ví dụ dòng
dữ liệu gốc cóù 4 Symbol( Thực tế phương pháp sửa lỗi Reed Solomon sử dụng
trong CD, VCD người ta dùng 12 symbol trong 1 mã cân bằng). Nguyên lý sửa lỗi
4 symbol này có thể được miêu tả dưới dạng lưu đồ.
DỮ LIỆUGỐC
(Original Data)
A = 4
B = 3
C = 2
D = 1
DỮ LIỆU
GIẢI MÃ
(Decoded Data)
A’ = 2
B’ = 3
C’ = 2
D’ = 1
P’ = -10
Q’= -20
PHẦN TỬ CÂN BẰNG
(Parity)
A + B + C + D + P = 0
A + 2B + 3C + 4D + Q = 0
P = -10
Q = -20
HỘI CHỨNG
(Syndrome)
S0 = A’ + B’ + C’ + D’ + P’ = -2
S1 = A’ + 2B’ + 3C’ + 4D’ + Q’ = -2
S0 = S1 = -2 = a
PHÁT HIỆN LỖI
(Erroor Detection)
A’= A + a  A = A’ – a
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Hình I.3: Lưu đồ phương pháp sửa lỗi Reed Solomon.
Giả sử dòng dữ liệu gốc có 4 symbol: A, B, C, D thì qui tắc sửa lỗi Reed
Solomon dùng 2 loại mã cân bằng P và Q được ấn định sao cho hệ phương trình
sau đây thỏa mãn phương trình sau:
A + B + C + D + P = 0 (1)
A + 2B + 3C + 4D + Q = 0 (2)
Giả định các tín hiệu được thu nhận sau quá trình xử lý là A’, B’, C’, D’, P’
vàø Q’ nếu các Symbol thu nhận không có lỗi thì chúng thỏa mãn phương trình (1)
và (2). Tuy nhiên khi có lỗi xảy ra cả hai phương trình trên đều không thỏa mãn và
kết quả tương ứng chúng khác 0. Do đó sẽ hình thành nên các phương trình (3) và
(4).
S0 = A’ + B’ + C’ + D’ + P’ = 0 (3)
S1 = A’ + 2B’ + 3C’ + 4D’ + Q’ = 0 (4)
S0, S1 được gọi là hội chứng (Syndrome). Chính những hội chứng S0, S1 này
xác định được vị trí của lỗi xảy ra.
Bây giờ ta giả sử rằng có 1 trong 4 Symbol trên bị sai. Ví dụ Symbol A’
chẳng hạn:A’ =A + Ea (5) Thành phần lỗi nằm trong tín hiệu phát. Còn các Symbol
còn lại không có lỗi như vậy lấy phương trình (5) thay vào (3), (4) ta có:
A + Ea + B + C + D + P = S0 (6)
A + Ea + 2B + 3C + 4D + Q = S1 (7)
Từ 2 phương trình này ta thế số dữ liệu ban đầu vào được: S0 = S1 = Ea lỗi
đã được phát hiện.
Để sửa lại Symbol A’ đúng với Symbol ban đầu thì việc sử dụng rất dễ dàng bởi
phương trình.
A = P - B – C – D Hoặc A = A’ -Ea
Do đó giá trị thật của A sẽ được tìm thấy.
Tương tự Symbol B,C,D lần lượt bị lỗi cũng có thể phát hiện được. Sau đây
là bảng tóm tắt khi lỗi xảy ra trên từng Symbol:
Khi S0 = S1 = 0 : không có lỗi xảy ra.
S0 = S1 = const : A’ là dữ liệu lỗi.
2S0 = S1 : B’ là dữ liệu lỗi.
3S0 = S1 : C’ là dữ liệu lỗi.
4S0 = S1 : D’ là dữ liệu lỗi.
Đến đây chỉ biết được vị trí lỗi của từng Symbol bị sai. Nếu như mã cân bằng
bị lỗi thì việc sửa lỗi các Symbol trên không thể thực hiện được, nhưng thật may
mắn từ phương trình (5), (6) cũng phát hiện được lỗi. Khi mã cân bằng bị sai được
kết quả như sau:
 Nếu P lỗi khi S0 = Ep và S1 = 0.
 Nếu Q lỗi khi S0 = 0 S1 = Eq.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Như vậy nhờ vào sự kiểm tra mối liên hệ giữa các hội chứng S0, S1 thông qua
hai mã cân bằng P và Q, lỗi nằm tại vị trí nào sẽ được xác định và dữ liệu thật sẽ
được tìm ra.
2) Sửa lỗi brust:
Lỗi Brust là lỗi xảy ra từ 2 Symbol trở lên trong 1 frame của 1 kênh .Lỗi brust
này thường xảy ra trên các vết trầy …Do đó nếu dữ liệu ghi trực tiếp thì các lỗi
brust cũng thường xuyên xảy ra, mà việc tìm kiếm xem dữ liệu nào bị lỗi là điều
không thể thực hiện, dẫu biết rằng có sự tồn tại của lỗi. Để giải quyết các lỗi này
người ta đã dùng kỹ thuật đan xen dữ liệu (Cross interleave). Mục đích của việc
đan xen là biến đổi lỗi brust thành lỗi Ramdom mà phương pháp sửa lỗi Reed
Solomon xử lý rất hữu hiệu.
3) Qui tắc reed solomon trong kỹ thuật đan chéo CIRC:(cross interleave
reed solomon code)
Qui tắc kỳ diệu Solomon với 2 mã cân bằng C1 và C2 đã thực hiện ngoạn
mục công việc sửa lỗi, trong sự kết hợp với nghệ thuật đan chéo các dữ liệu. Đối
với các chùm lỗi kép tương đối ngắn, CIRC có khả năng giải quyết sạch sẽ. Đối với
các chùm lỗi cực dài (vết xước trầm trọng), người ta thực hiện một phương pháp
đan xen khác phức tạp hơn. Nói chung, hệ thống sửa lỗi trong hệ thống CD ngày
nay đã được cải tiến rất cao.
Dưới đây sẽ giải thích trình tự của CIRC được sử dụng trên thực tế, trong
phạm vi giải quyết các chùm lỗi tương đối ngắn.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
HÌNH I.4: Qui tắc sửa lỗi CIRC đối với lỗi ngắn.
Chú thích đầu vào sơ đồ hình 3:
 L6 o, R6 o được hiểu là:
 L: từ dữ liệu mẫu kênh trái; R: từ dữ liệu mẫu kênh phải.
 6: Biểu tượng của qui ước “6 từ dữ liệu mẫu lấy ở mỗi kênh cho mỗi khung”
 o: Chỉ ra trật tự dữ liệu mẫu (0, 1, …….., 5) trong một khung (theo chiều đứng).
 L6 o, R6 o là các từ dữ liệu mẫu chẵn.
S’1
S’2
S’3
S’4
S’5
S’6
S’7
S’8
S’9
S’10
S’11
S’12
Q’13
Q’14
Q’15
Q’16
S’17
S’18
S’19
S’20
S’21
S’22
S’23
S’24
S’25
S’26
S’27
S’28
P’29
P’30
P’31
P’32
S120.A
L60
S120.B
S120+1.A
R60
S120+1.B
S120+2.A
L60+1
S120+2.B
S120+3.A
R60+1
S120+3.B
S120+4.A
L60+2
S120+4.B
S120+5.A
R60+2
S120+5.B
S120+6.A
L60+3
S120+6.B
S120+7.A
R60+3
S120+7.B
S120+8.A
L60+4
S120+8.B
S120+9.A
R60+4
S120+9.B
S120+10.A
L60+5
S120+10.B
S120+11.A
R60+5
S120+11.B
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
6D
5D
4D
3D
2D
1D
14D
13
12D
11D
10D
9D
8D
7D
23D
22D
21D
20D
19D
18D
17D
16D
15D
27D
26D
25D
24D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
C2
C1
Xáo trộn
dữ liệu c
ủa các từ
dữ liệu
mẫu lẻ:
L60+1,
R60+1
L60+3,
R60+3
L60+5,
R60+5
Xáo trộn
dữ liệu
của các từ
dữ liệu
chẵn:
L60, R60
L60+2,
R60+2
L60+4,
R60+4
Trễ Cổng
NOT
Dạng tổng quát của
tín hiệu ngõ ra
Xáo trộn dữ liệu Sửa sai
với mã
cân bằng
C2
Làm
trễ
Sửa sai với
mã cân bằng
C1
Dạng tổng quát của tín
hiệu ngõ vào
Hình VII.8: Trình xử lý CIRC
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
 L6 o + 1, R6 o + 1: Theo cách giải thích trên, đây là dữ liệu kênh trái & kênh
phải, chiếm trật tự kế tiếp trật tự “o”. đây là các từ dữ liệu mẫu lẻ.
 Cùng một cách giải thích cho (L6 o + 2, R6 o + 2),….., (L6 o + 5, R6 o + 5).
 S12 o.A, S12 o.B được hiểu là:
 S: Ký tự biểu tượng.
 12: Chỉ số ký tự biểu tượng lấy ở mỗi kênh cho một khung.
 o: Chỉ trật tự cặp “ký tự biểu tượng” trong cùng một khung đứng.
 o.A: Chỉ trật tự của “ký tự biểu tượng trên” trong một từ dữ liệu mẫu.
 o.B: Chỉ trật tự của “ký tự biểu tượng dưới” trong một từ dữ liệu mẫu.
 Tương tự, S12 o + 1.A và S12 o + 1.B là cặp ký tự biểu tượng trên, dưới chiếm
vị trí kế tiếp trong khung đứng. Cùng cách giải thích cho các cặp còn lại……
(1) Tại đầu vào mạch CIRC, từng khung dữ liệu gồm 6 từ dữ liệu mẫu kênh trái và
6 từ mẫu kênh phải được tuần tự đưa vào.
(2) Trong số 6 từ dữ liệu mẫu của mỗi kênh, các từ đánh số chẵn được phân bố vào
đường trễ (Delay) với thời gian trễ là hai khung, và được sắp xếp lại như sơ đồ
trình bày. Động tác sắp lại dữ liệu này được thực hiện nhằm tạo lần lượt các
khung mới gồm các dữ liệu “đợi chờ” (do chậm qua mạch trễ) hội nhập với các
dữ liệu đến sau (cách đó 2 khung và không qua mạch trễ) bắt kịp. Chẳng qua
đây là động tác xáo trộn dữ liệu (Scramble).
(3) Sau giai đoạn xáo trộn lần đầu, 4 ký tự biểu tượng cân bằng Q của mã Reed
Solomon được chèn vào chung với 24 ký tự biểu tượng thuộc khung mới. Như
vậy, cho đến lúc này, có tất cả 28 ký tự biểu tượng trong một khung.
(4) Kế tiếp sau đó, toàn thể 28 ký tự biểu tượng dữ liệu thuộc khung mới này lại lần
lượt được làm trễ với thời trễ tăng dần lên theo qui tắc sau:
Gọi D là thời trễ 4 khung.
 Ký tự biểu tượng tại hàng đầu tiên của khung sẽ không làm trễ: 0 x D.
 Ký tự biểu tượng đứng hàng kế tiếp sẽ được làm trễ: 1 x D.
 Ký tự biểu tượng đứng hàng thứ 3 sẽ được làm trễ: 1 x D.
 …………………………………….
 Ký tự biểu tượng đứng chót (hàng 27) sẽ được làm trễ: 27 x D.
 Như vậy, có nghĩa là dữ liệu đến đây đã được phân tán rải rác trên khắp
4 x 27 = 108 khung, theo chu kỳ 4 khung và thời trễ tăng theo cấp số cộng.
(5) Sau đó, người ta đưa vào thêm 4 ký tự cân bằng P của mã Solomon để hình
thành một khung mới gồm 32 ký tự như sơ đồ minh họa.
(6) Kế tiếp người ta cần mẫn xáo trộn dữ liệu lần cuối cùng bằng cách làm trễ xen
kẽ nghĩa là cứ cách một hàng, dữ liệu lại được làm trễ với thời trễ là một khung.
Cuối cùng tín hiệu đầu vào gồm 24 ký tự cho mỗi khung, đã trở thành 32 ký tự sau
các đợt xáo trộn nhờ cộng thêm 8 ký tự cân bằng để sửa lỗi.
Ngoài ra khi việc sửa lỗi là khả thi, một giá trị xấp xỉ gần đúng sẽ được nhặt ra từ
dữ liệu đúng trước đó và sau dữ liệu sai. Đây là công việc của mạch so sánh và nội
suy. Động tác xáo trộn ở mục (2) là cách tạo thuận tiện cho công đoạn sửa lỗi này.
Động tác xáo trộn ở mục (6) là phương thức nhằm nâng cao khả năng sửa lỗi đối
với các lỗi nhỏ.
4) Giải mã CIRC:
Quá trình giải đan xen dữ liệu để sửa lỗi là quá trình ngược lại xử lý CIRC
được diển tả như ở hình II.5.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
HÌNH II.5: Giải mã CIRC.
IV. TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN VÀ HIỂN THỊ: (C và D: Control and Display
Signals)
Trong hệ thống CD, các tín hiệu ghi lên đĩa là các pit và flat theo những
đường Track không nhìn thấy được. Nó không thực hiện những thao tác bằng tay
như ở đĩa nhựa analog. Vì vậy các vị trí đầu bản, hay số bản,…. Và các thông tin
22D
23D
24D
25D
26D
27D
14D
15D
16D
17D
18D
19
20D
21D
5D
6D
7D
8D
9D
10D
11D
12D
13D
1D
2D
3D
4D
2D
2D
2D
2D
2D
2D
2D
2D
2D
2D
2D
2D
C1 C2
S’1
S’2
S’3
S’4
S’5
S’6
S’7
S’8
S’9
S’10
S’11
S’12
S’13
S’14
S’15
S’16
S’17
S’18
S’19
S’20
S’21
S’22
S’23
S’24
S’25
S’26
S’27
S’28
S’29
S’30
S’31
S’32
S120A
L60
S120B
S120+1A
L60
S120+1B
S120+2A
L60+1
S120+2B
S120+3A
L60+1
S120+3B
S120+4A
L60+2
S120+4B
S120+5A
L60+2
S120+5B
S120+6A
L60+3
S120+6B
S120+7A
L60+3
S120+7B
S120+8A
L60+4
S120+8B
S120+9A
L60+4
S120+9B
S120+10A
L60+5
S120+10B
S120+11A
L60+5
S120+11B
Dạng tổng quát
Của tín hiệu
ở ngỏ ra
Làm trễ
Giải
đan
xen
Sửa sai
De- Scrambling(giải xáo trộn)
Hình VII.31: Quá trình đanxen dữ liệu để sửa lỗi khi phát lại
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
khác liên quan đến nội dung đĩa cần phải đánh dấu bằng tín hiệu C & D (Control
and Display).
Tín hiệu C & D có 8 bit được đánh dấu P, Q, S, U, V, W. thực tế người ta
chỉ mới sử dụng kênh P và Q trong CD, VCD gồm các tín hiệu nội dung đĩa (TOC:
Table of Contents) do đó chúng em chỉ chú ý đến 2 kênh này.
1) Định dạng khung:
Trong 1 khung thì có 33 bytes trong đó 24 bytes dữ liệu, 8 bytes sửa lỗi và 1
bytes dành cho tín hiệu C & D. trong tín hiệu C &D có 2 kênh Q và W có độ dài ấn
định là 98 khung (frame). Vì 1 khung có chiều dài là 136,06s. Do đó tín hiệu C &
D có chiều dài là 136,06 x 98 = 13,33 ms(25Hz). Hay nói khác đi đây còn gọi là
khung lớn (khối) dữ liệu được diễn tả ở hình II.6:
HÌNH II.6. Cấu trúc dữ liệu C&D code và một frame lớn.
2) Kênh P:
Kênh P được đại diện 1 bit nằm ở vị trí đầu tiên của tín hiệu C & D được
dùng để chỉ vị trí đầu của các bản nhạc từ khung 3 – 39.
Bit này lên 1 trong thời gian 2 giây khi đầu đọc đang tại vị trí đầu bản nhạc và trở
về “0” trong các trường hợp khác.
Ngoài ra, nó còn có giá trị “0” khi đầu đọc nằm ở vùng lead in Area(vùng
chứa mục lục các dữ liệu của đĩa. Và thay đổi trạng thái “0” lên 1 hoặc 1 xuống 0
C&D CODE DATA PARITY DATA PARITY
PQRSTUVW L0R0L2R2L4R5 Q1Q2Q3Q4 L1R1L3R3L5R5 P1P2P3P4
KHUNG
NO
1
2
3
6
7
10
11
82
83
98
P Q R S T U V W
S0: MẪU ĐỒNG BỘ
S1: MẪU ĐỒNG BỘ
OPEN
MÃChannelP0hoặc1
CRTQ-DATAADRCONTROL
8 BIT
32 KÝ TỰ BIỂU TƯỢNG (32 x 8 BIT
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
với tần số 2Hz trong khoảng 2 – 3 giây khi đầu đọc đang ở vùng dẫn xuất (lead out
Area)
3) Kênh Q:
Kênh Q đại diện 1 bit nằm ở cột thứ hai trong tín hiệu C & D. kênh này
được trình bày khoảng 98 khung [hay được trình bày trong 1 khối (khung lớn)].
Ngoài ra kênh này cho biết nội dung của chương trình TOC nằm ở vùng dẫn nhập.
Đồng thời cho biết thời gian trôi qua, số bản nhạc,… nằm ở vùng chương trình,
vùng dẫn xuất.
Control: (điều khiển) mã điều khiển bao gồm 4 bit được ghi lên khung 3 – 6. Ý
nghĩa mã này được trình bày:
 0000: tín hiệu CH – 2 không qua mạch tiền nhấn.
 1000: tín hiệu CH – 4 không qua mạch tiền nhấn.
 0001 tín hiệu CH – 2 đã qua mạch tiền nhấn.
ADR (address: địa chỉ)
Mã địa chỉ bao gồm 4 bit được ghi lên khung 7 ~ 10. Mã này cho biết nội
dung của dữ liệu Q từ khung kế tiếp.
 0001 (Mode 1): chuỗi có độ dài 9 hoặc 19 mã đại diện được tạo ra.
 0010 (Mode 2): tương ứng với số thứ tự của mục lục.
 0011 (Mode 3): tương ứng đường ghi nhạc.
Đối với CD hiện nay, ADR được dùng ở mode 1. Do đó, người ta diễn giải nội
dung của dữ liệu Q ở mode 1 như sau: (ADR = 0001).
Dữ liệu Q:
Dữ liệu Q được ghi lên các khung 11 ~ 82. Hình II.7 trình bày dữ liệu Q
thuộc vùng dẫn nhập (Lead-In), và hình II.8 cho biết dữ liệu nằm trong vùng
chương trình hay vùng dẫn xuất (Lead-Out).
S0, S1 CONTROL ADR TNO POINT MIN SEC FRAME ZERO PMIN PSEC PFRAME RC
Hình II.7: Dữ liệu Q trong vùng dẫn nhập
S0, S1 CONTROL ADR TNO X MIN SEC FRAME ZERO AMIN ASEC APFRAME CRC
Hình II.8: Dữ liệu Q trong vùng dẫn xuất và vùng music
TNO (Track No): Tương ứng số thứ tự đếm đường ghi, biểu diễn bằng 2 số mã hệ
thập phân:
 “00” (= 00000000): Vùng dẫn nhập (lead-in track)
 “01” ~ “99” (= 00000001 ~ 10011001): Trình bày số thứ tự track.
 “AA” (= 10101010): vùng dẫn xuất.
 X: Tương ứng mục lục, biểu diễn bằng 2 số thể hiện dưới dạng mã BCD. Nó
không được gán cho vùng dẫn nhập.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
 “00”: Tạm dừng giữa các bản nhạc.
 “01” ~ “99”: Đếm theo thứ tự số nhánh ghi được phân ra trên một track trong
giới hạn hai số mã.
ZERO: 8 bit đều có giá trị “0”.
MIN, SEC, FRAME: Tiêu biểu cho các số gồm 2 số mã
BCD, được dùng để diễn tả thời gian chạy của một bản
nhạc. Có giá trị “0” ở khởi điểm của đường ghi. Trong
thời gian bản nhạc được phát, giá trị này tăng dần và ở
trạng thái tạm dừng: nó giảm; cuối cùng , khi kết thúc, giá
trị trở về “0”. Các con số này tăng dần tại vùng dẫn nhập
hay dẫn xuất. Thời gian tương đối được trình bày theo mối
quan hệ sau:
1 phút (min) = 60 giây(sec) và, 1 giây (sec) = 75 khung (frames).
AMIN, ASEC, AFRAME: Tiêu biểu các mã BCD, được kết hợp nhằm để biểu diễn
tổng thời gian kể từ lúc mở đầu vùng chương trình. Đây là thời gian tuyệt đối. Các
giá trị đều được ấn định về “0” tại lúc bắt đầu vùng chương trình và đường ghi đưa
ra giá trị khởi đầu giả định trên đĩa.
1 (AMIN) = 60 (ASEC), 1 (ASEC) = 75 FRAMES
POINT, PMIN, PSEC, PFRAME: Thể hiện theo mã BCD, được kết hợp tương
ứng với nhau nhằm biểu diễn nội dung của chương trình. Đối với các bài hát lưu trữ
trên đĩa, thời gian ghi điểm khởi đầu của bản nhạc được trình bày theo trình tự: từ
bài nhạc đầu đến bài nhạc cuối. Số thứ tự bài hát được hiển thị, và thời điểm bài
nhạc kết thúc cũng được hiển thị. Phần này trở thành TOC (Table of Contents),
nghĩa là bảng nội dung. Mỗi dữ liệu được ghi lập lại lên đĩa 3 lần.
 POINT = A0: Các số chỉ phút tương ứng với số thứ tự đếm đường ghi của đầu
bản nhạc. PSEC và PFRAME trở về “0”.
ìnhDẫnxuất
áicủachannelP,Q
2sec
f=2Hz
Lead-
out
AA
01
Track4
2sec
04
010102
Actualtime
Thờigianthực
03
Track3
00
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
 POINT = A1: Các số chỉ phút tương ứng với số tự đếm đường ghi của cuối bản
nhạc. PSEC và PFRAME trở về “0”.
 POINT = A2: PSEC và PFRAME tiêu biểu cho điểm bắt đầu của đường ghi đi
vào vùng dẫn xuất.
Hình II.9 sẽ miêu tả trạng thái của P-channel và Q channel trong vùng dẫn nhập
(Lead-in), vùng chương trình (Program) và vùng dẫn xuất
(Lead-out).
Trong vùng dẫn nhập:
(Lead-in area)
Paphiopedium = 0: Đầu đọc đang đọc
nội dung của bản nhạc.
TNO = 00: Báo vùng dẫn nhập.
Trong vùng chương trình:
(Program area)
TNO = 01, 02, 03: Báo số thứ tự track
đang đọc.
Paphiopedium = 1: Đầu đọc đang ở vị
trí đầu bản nhạc (trước track 1, track
2,….) khoảng 2 giây. Đồng thời X = 00:
Thời gian tạm dừng bản nhạc (khoảng 2
giây).
Paphiopedium = 0: Đầu đọc đang đọc
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
nội dung bản nhạc, đồng thời X khác 00
để đếm số thứ tự nhánh ghi trên một
track.
Như vậy khi X = 00: track sẽ được
chuyển đổi.
Trong vùng dẫn xuất:
(Lead-out area)
Paphiopedium là dạng xung (…….) với
tần số là 2 Hz. Xung này xuất hiện sau
thời gian 2 giây, thời gian xuất hiện
xung này khoảng 2-3 giây, báo hết
chương trình đã được ghi trên đĩa. Lúc
này TNO = AA (báo đầu đọc đã ở vùng
dẫn xuất).
V. CÁCH GHI VÀ ĐỌC DỮ LIỆU CD, VCD BẰNG ĐIỀU BIẾN EFM (Eight
to Fourten Modulation):
Đối với CD, VCD 1 khung được thành lập bởi 33 ký tự.(1 ký tự có 8 bit)
trong đó có 24 ký tự dữ liệu, 8 ký tự sửa sai 1 ký tự cho tín hiệu C & D (Control
and Display). Tuy nhiên các tín hiệu ghi lên đĩa là các pit và flat. Do đó nếu 8 bit
dữ liệu lớn ghi trực tiếp lên đĩa và phục hồi lại dữ liệu là rất khó khăn vì hệ thống
quang học không đáp ứng được về phổ tần. Vì vậy nhà chế tạo đã biến đổi 1 cách
khéo léo đó là điều biến EFM.
1) Điều biến EFM:
EFM là biến đổi dữ liệu 8 bit thành dữ liệu 14 bit hay nói khác đi là quá
trình biến đổi là quá trình thay thế dòng dữ liệu. Việc thay thế này là sự chọn lựa
mẫu 28
từ mẫu 214
và phải tuân theo định luật từ 2 đến 10 bit “0” sẽ được chen vào
giữa 2 bit “1”. Đây còn gọi là quy luật “2” đến “10”.
Trong mẫu 214
thì có tất cả 16.384 mẫu trong đó có 267 mẫu thõa mãn qui
luật “2” đến “10”. Đủ đáp ứng 28
= 256 mẫu của mã 8 bit vì vậy việc biến đổi 8 bit
thành 14 bit được thực hiện theo bảng chuyển đổi có sẵn ở máy tính. Sau đây là
một phần của bảng chuyển đổi hình II.10.
Mục đích điều khiển EFM:
Thu hẹp được phô tần số, đáp ứng được hệ thống quang học (định được dải
tần dữ liệu).
Giản thành phần DC
DATA BIT
00000000
00000001
00000010
00000011
00000100
CHANNEL BIT
01001000100000
10000100000000
10010000100000
10001000100000
01000100000000
8 BIT
11111011
11111100
11111101
11111110
11111111
14 BIT
10001000010010
01000000010010
00001000010010
00010000010010
00100000010010
Hình II.10: Bảng đổi mã theo quy luật chỉ tồn tại
từ 2 đến 10 bit “0” được “kẹp” giữa 2 bit “1”
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
2) Sự ghép các bit: (Menging bit: bit trộn).
Sau khi điều biến 8 bit thành 14 bit. Kế tiếp là sự phối hợp lại các mãng dữ
liệu liên tiếp nhau thì có thể là không thỏa điều kiện của quy luật “2” đến “10”. Do
đó trong quá trình điều biến EFM người ta phải cộng thêm 3 bit trộn.
Ví dụ: khi bit cuối cùng của mãng dữ liệu đứng trước và bit đầu tiên của
mãng dữ liệu theo sau đều là “1” thế là sự phối hợp của các bit không còn thỏa
mãn. Lúc này vệt không giám sát phát hiện, và 3 bit ghép có giá trị “0.00” sẽ được
điền vào để đáp ứng đúng yêu cầu. Được biểu diễn dưới dạng hình II.11:
Các bit thêm vào
0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 * * * 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0
0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0
-1 +2 –7 +2 –2 +2 –2 +2 –3 Cách 1
to t1
0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0
-1 +2 -7 +5 -2 +2 -2 +3 Cách 2
t0 t1
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
CHƯƠNG III
PHÂN TÍCH HỆ THỐNG MÁY CD, VCD
I. SƠ ĐỒ KHỐI CƠ BẢN CỦA ĐẦU ĐỌC CD, VCD:
 Sơ đồ khối CD:
Sơ đồ khối VCD:
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Từ 2 sơ đồ khối hình III.1 và hình III.2, chúng ta thấy được giữa máy đọc
đĩa hình VCD và máy hát đĩa nhạc CD là hoàn toàn giống nhau ở các khối:
 Hệ thống cơ khí.
 Cụm quang học.
 Khối servo.
 Khối DSP.
 Khối nguồn cung cấp.
Nhưng bên cạnh đó mày đọc đĩa hình VCD cũng khác với máy đọc đĩa hát
CD. Nghĩa là máy đọc đĩa hình có thêm phần giải mã hình ở phần sau khối
DSP.Như đã biết, mày đọc đĩa hình ra đời sau máy đọc đĩa hát CD. Nên đối với
máy đọc đĩa hình VCD người ta đã chế tạo thêm chức năng đọc đĩa CD. Nghĩa là
máy VCD đọc được đĩa CD. Ngược lại thì máy CD cũng vẫn đọc VCD như báo
bản tốt, nhưng không có âm thanh và hình ảnh ở ngõ ra. Do đó với máy CD muốn
đọc được đĩa VCD thì phải gắn thêm bộ phận có chức năng giải mã tín hiệu nén âm
thanh và hình ảnh (Card: giải nén). Phần này sẽ được trình bày rõ trong chươngIV
và V. Trong chương này chỉ trình bày các phần chung cơ bản máy CD, VCD.
II. KHỐI LASER PICK UP:
1) khái niệm:
Đây là một trong những khối quan trọng nhất trong hệ thống playback. Có
chức năng đọc dữ liệu thông tin giống như là đầu từ, đầu kim dùng đọc lại đĩa hát
và băng ghi âm thông thường. Nhưng có độ chính xác, độ tin xảo cao hơn.
2) Sơ đồ khối:
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Hình III.3: Sơ đồ khối Laser pick up.
3) Chức năng của từng thấu kính:
 Laser Diode:
Bộ phận này dùng để tạo ánh sáng Laser, bước sóng của ánh sáng Laser là 
= 780nm.
-Hình dạng Diode Laser: Diode Laser có hình dạng ba chân, trong đó gồm
một chân chung, một chân dành cho Diode LD, một chân dành cho Diode MD.
-Ký hiệu Diode Laser:
LD: Laser Diode: Dùng để phát ra tia Laser cung cấp cho cụm quang học và
Diode MD.
MD: Monitor Diode: Diode giám sát: Nhận ánh sáng từ Diode Laser tới,
cấp cho mạch APC (Automatic Power Control: Tự động điều chỉnh công suất tia
sáng). Ký hiệu:
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
 Lưới nhiễu xạ (Ddiffraction Grating):
Khi một tia sáng Laser được xuyên qua lưới nhiễu xạ, một tia chính và
hai tia phụ hình thành bằng cách tận dụng hiện tượng nhiễu xạ của tia Laser.
 Bán lăng kính và lăng kính phân tia:
Bán lăng kính (Half Prism) được sử dụng cho phân cực thẳng. Lăng kính
phân tia (Beam Splitter) được dùng cho phân cực vòng.
Bán lăng kính cho phép truyền ánh sáng theo tỷ lệ 50% theo hướng truyền đi
và 50% theo hướng vuông gốc. Thấu kính phân tia có nhiệm vụ truyền toàn bộ
100% ánh sáng phụ thuộc vào gốc phân cực của ánh sáng. Khi sử dụng ánh sáng
phân cực thẳng, giả sử rằng số lượng ánh sáng từ thời điểm mà nó xuyên qua lưới
là 100%, nó bị giảm đi 50% do đi qua bán lăng kính, 25% khi đến Photo Detector
theo bán lăng kính một lần nữa. Mặt khác, trong việc sử dụng phân cực vòng, khi
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
góc phân cực thay đổi do sự tán xạ đôi của đĩa, số lượng ánh sáng đi tới Photo
Detector bị giảm.
 Thấu kính chuẩn trực (Collimator Lens):
Ánh sáng đi qua bán lăng kính hoặc bộ tách tia được sửa dạng thành một
chùm tia song song bởi thấu kính chuẩn trực.
 Phiến đổi hướng (/4 Wave Lens Plate):
Phiến đổi hướng /4 được chế tạo bởi tinh thể có tính dị hướng, chiết
xuất của chúng thay đổi theo hướng ánh sáng. Aùnh sáng xuyên qua phiến này
sẽ bị lệch pha 900
so với thành phần nguyên thủy. Do đó, ánh sáng phân cực
thẳng được đổi thành phân cực vòng và ngược lại ánh sáng phân cực vòng được
đổi thành phân cực thẳng.
 Vật kính (Objective Lens):
Thấu kính này được dùng để hội tụ tia Laser trên bề mặt đĩa, thấu kính
này được điều khiển bởi hai cuộn dây: Cuộn Focus và cuộn Tracking, khoảng
cách giữa thấu kính và bề mặt đĩa được điều chỉnh bởi cuộn hội tụ. Cuộn dây
hoạt động sao cho thấu kính dịch chuyển theo tín hiệu bề mặt đĩa.
 Thấu kính lõm (Concave Lens):
Thấu kính này được dùng để giảm đi ảnh hưởng của sự biến đổi theo
chiều dài của đường dẫn ánh sáng trên Photo Detector (Bộ tách quang) do sự
thay đổi khoảng cách giữa vật kính và bề mặt đĩa.
 Các thấu kính hình trụ (Cylinder Lens):
Thấu kính này được sử dụng trong khối nhận diện Focus. Tia sáng xuyên
qua thấu kính này ban đầu biến dạng thành hình Elip theo chiều dọc, sau đó
biến thành vòng tròn và cuối cùng là Elip theo chiều ngang. Quá trình biến đổi
của chùm tia được minh họa như sau:
Hình III.6: Dạng tia sáng khi đi qua thấu kính hình trụ
Khi khoảng cách giữa vật kính và bề mặt đĩa thay đổi, vị trí này sẽ thay đổi.
 Bộ tách quang (Photo Detector) hay Ma trận Diode:
Đối với loại Photo Detector hoạt động theo phương thức 3 tia, người ta sử
dụng 6 cảm biến, cấu trúc của Photo Detector như hình III.7. Một tia chính xuyên
qua thấu kính hình trụ và rơi vào tổ hợp của các cảm biến A, B, C và D mà ngõ ra
có thể nhận diện được sự sai lệch Focus.
Tia phụ rơi trên các cảm biến E và F cung cấp cho ngõ ra tín hiệu Tracking. Ngoài
ra, dữ liệu ghi trên bề mặt đĩa được lấy ra là tổng các cảm biến A, B, C và D lên vị
trí mà tia chính rơi.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Hình III.7: Photo Detector
4) Nguyên lý hoạt động:
Khi cấp nguồn cho lade. Lade sẽ phát ra ánh sáng hồng ngoại có  = 780m.
Ánh sáng này được đưa qua thấu kính chuẩn trực, qua thấu kính nhiễu xa (cả 2 thấu
kính này nằm trong lưới nhiễu xạ). Thấu kính này chia tia lade thành 3 tia riêng biệt
như hình III.8.
Trong
đó tia chính (tia giữa) là tia có cường độ mạnh nhất được dùng để đọc dữ liệu ở vệt
pit và flat. Hai tia còn lại có cường độ yếu hơn được dùng để giám sát phía trước,
sau tia chính. Ba tia này đi tiếp qua bán lăng kính (lăng kính phân tách tia). Mục
đích của lăng kính này về cơ bản là bộ phận chia quang học, cho đi qua hay phản
xạ phụ thuộc vào sự phân cực của ánh sáng lade. Mặt phẳng phân cực từ ánh sáng
phát ra cho phép nó truyền thẳng qua lăng kính lên bản toàn sáng ¼. Phần tử này,
thực chất là mặt phẳng phân cực của tia phát ra. Tầm quan trọng là ở chổ nó cũng
ảnh hưởng đến tia phản xạ và tất cả thay đổi trong mặt phẳng phân cực sẽ cho phép
lăng kính chia tia phản xạ từ các tia phát ra. Sau khi qua bản toàn sóng ¼ tia lade
đi qua phần tử cuối cùng của tuyến phát xạ là thấu kính hội tụ. Thấu kính hội tụ là
Tia chính
Tia Tracking
Hình III.8:Thấu kính cách tử
nhiễu xạ tách tia LASER thành
nhiều tia
nhiều tia
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
chi tiết mà người sử dụng dễ dàng nhận ra nhất vì nó là chi tiết được lộ ra ngoài.
Thấu kính này hoạt động nhờ hệ thống servo tiêu điểm.
Khi tia sáng lade đập vào đĩa thì có một phần ánh sáng sẽ phản xạ toàn phần
trở lại (tùy theo pit hay flat mà tia laser tán xạ hay phản xạ). Đường đi của tia phản
xạ trở lại cũng giống như đường đi tia phát xạ, như đến bán lăng kính thì tia phản
xạ này ra khỏi sẽ bị lệch một gốc 900
. Sau đó qua thấu kính lồi đến thấu kính hình
tụ. Thấu kính này có chức năng trong việc dò hội tụ của tia lade bằng chùm tia nhận
được. Nó cho ra chùm tia thay đổi hình dạng như ở hình III.13.
III. KHỐI RF AMP: (RADIO FREQUENCY)
1) Khái niệm:
Hoạt động thành công của chùm tia lade sẽ tạo nên tín hiệu RF Playback từ
photodiot.Tín hiệu RF là tổ hợp của nhiều sóng sin khác nhau về tần số. Mặc dù với
tình huống lý tưởng là bản sao chính xác tín hiệu EFM của mạng ở đầu ra nhưng
phải chấp nhận có sự sai lệch do những nguyên nhân sau:
 Độ bằng phẳng của đĩa: có ảnh hưởng trầm trọng các vấn đề tụ tiêu.
 Bụi bẩn trên bề mặt của đĩa có thể làm cho ánh sáng lade trên bề mặt đĩa sẽ
thay đổi.
 Độ mở kích thích chùm tia lade trên bề mặt pit rộng hơn, chính pit đó làm cho
đáp tuyến mất lý tưởng.
 Thời gian đáp ứng của servo hội tụ đạt được qua mạch điện tử nên không thể
đáp ứng ngay lập tức.
 Hình dạng của pit không phải vuông gốc mà là lượng tròn dẫn đến tín hiệu EFM
thu được từ photodiot không còn là sóng vuông. 
Chính vì vậy mà tín hiệu thu được từ mãng photodiot là các dạng sóng sin tổ
hợp có tần số khác nhau từ 196 – 720 KHz tương ứng với thời gian 3T – 11T tuân
theo định luật 2 đến 10 . Có thể tính được như sau:
4,321 MHz/(3x2) = 720KHz
4,321MHz/(11x2) = 196Khz
Trong đó 4,321MHz là tốc độ truyền bit.
Vì do 2 chu kì liên tiếp là 3T hoặc 11T mới hình thành sóng sin đầy đủ.
2) Sơ đồ khối:
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Hình III.9: Sơ đồ khối RF AMP.
3) Chức năng các khối:
Khối I-V Comverter: Có nhiệm vụ biến đổi dòng điện chạy qua photodiode
thành điện áp ở ngõ ra.
Khối Adder: Có nhiệm vụ cộng 2 mức điện áp ở đầu vào đưa đến ngõ ra.
Khối Wave Shaper và Asymmetry: Có nhiệm vụ đổi tín hiệu RF ở ngõ ra
thành chuỗi số nhi phân để cung cấp cho mạch xử lý tín hiệu số.
4) Nguyên lý hoạt động:
Trong chế độ play bình thường, chùm tia lade phản chiếu từ mặt đĩa được
thu nhận bởi mạng photodiode ở khối laser pick up. Đây là hệ thống 3 tia do đó dữ
liệu thông tin được thu nhận bởi 4 photodiode A, B, C, D. Tại đây dữ liệu thu được
ở dạng dòng điện chạy qua photo diode, Vì vậy để dễ xử lý, tín hiệu này được
chuyển sang dạng điện áp bởi khối I-V Convert qua đến khối Adder, ở ngõ ra khối
này là tín hiệu tổ hợp các dạng sóng sin có tần số khác nhau trong khoảng 196 –
720KHz gọi là dữ liệu RF. Để dễ dàng trong việc xử lý, tín hiệu RF được đổi sang
dạng tín hiệu số bởi khối Wave Shaper. Dữ liệu sau khi ra khối này là các chuỗi số
nhị phân 0 (mass) và 1 (Vcc).Và tín hiệu ở ngõ ra cũng được đưa đến khối
Asymmetry hồi tiếp âm trở về. Mục đích của việc hồi tiếp này là để thu nhận dữ
liệu 1 cách chính xác.
IV. KHỐI DATA STROBE:
1) Khái niệm:
Khối này có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu nhị phân ở ngõ vào thành dữ liệu
EFM ở ngõ ra và tách tín hiệu đồng bộ khung, bit clock .
2) Sơ đồ khối:
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Hình III.10: Sơ đồ khối data strobe.
3) Nhiệm vụ và hoạt động của từng mạch:
1. Mạch data strobe:
Có nhiệm vụ tách các bit clock được đồng bộ hóa với dữ liệu từ các tín hiệu
EFM. Mặc dù các mạch Servo vẫn hoạt động chính xác nhưng dữ liệu đã tái tạo
trong CD sẽ chứa các thành phần biến động (Fitter Elements). Mạch data strobe sẽ
tách các bit clock chứa cùng những biến động trong dữ liệu được tạo ra. Việc ngăn
ngừa biến động gây ra dao động đọc sai nhiều bit 0 liên tiếp được thực hiện, sơ đồ
mạch Data Strobe có thể được mô tả như hình III.11:
Hình III.11 Sơ đồ khối của mạch data trobe.
Từ sơ đồ trên ta có thể biểu diễn dưới dạng sóng như sau:
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
2. Mạch giải mã NRZI:
Mạch này có nhiệm vụ biến đổi dạng sóng EFM thành dữ liệu EFM. Điều
này cho phép tín hiệu được giải mã bởi các bit clock gởi cùng với tín hiệu EFM từ
mạch Data Strobe gởi đến, ta có thể miêu tả dạng sóng của mạch này như sau:
3. Mạch syncode dectecter: (Mạch tách tín hiệu đồng bộ và mạch bảo vệ)
Tín hiệu được gởi từ mạch Data Strobe là chuỗi data các số “0” và “1” nối
tiếp. Nó không thể cho biết điểm bắt đầu của dữ liệu. Dữ liệu này được gom lại
theo mã 588bit trong một khung, đồng thời tín hiệu đồng bộ được cộng thêm ở
trước đó.
Tín hiệu đồng bộ có kiểu mẫu với bề rộng xung là 11T – 11T tín hiệu này
không được dùng trong dữ liệu âm nhạc.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Tuy nhiên, dạng tín hiệu tương tự tín hiệu đồng bộ có thể xuất hiện do sự
trầy xước của đĩa,… Mạch bảo vệ tín hiệu đồng bộ hoạt động để lấy ra các tín hiệu
tương tự như thế để bổ xung vào phần tín hiệu đồng bộ bị mất: Mạch này ta có thể
mô tả sơ đồ khối như hình III.12:
Hình III.12:Sơ đồ khối Syncode detecter
Sync Signal Pattem Detector: Mạch nhận dạng mẫu tín hiệu đồng bộ.
Supplementary Singnal Genarator: Bộ tạo tín hiệu bổ phụ.
Time Gate Generator: Bộ tạo cổng thời gian.
Mạch này nhận diện tín hiệu đồng bộ theo mẫu 11T – 11T, tín hiệu nhận
diện được lấy theo từng khung. Từ tín hiệu này, tín hiệu cổng thời gian được tạo ra
để quan sát tín hiệu đồng bộ và bù vào phần tín hiệu đồng bộ đã mất, hoặc bị sai.
V. KHỐI XỬ LÝ TÍN HIỆU DSP (DIGITAL SIGNAL PROCESSER):
1) Khái niệm:
Khối xử lý tín hiệu số là một trong những khối tương đối quan trọng trong
máy CD,VCD,… Khối này xử lý rất nhiều chức năng như là: Giải mã EFM, giải
đan xen (De Interleave) sửa sai, tách mã phụ.
2) Sơ đồ khối:
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Hình III.13: Sơ đồ khối DSP.
3) Chức năng các khối:
Khối EFM Demodulation: khối này có nhiệm vụ kết hợp với ROM để giải
điều chế EFM và tách bỏ các bit trộn.
RAM: Có nhiệm vụ là loại trừ bất ổn, giải đan xen và lưu trữ mã phụ.
Separation Error Correction và sub code: có nhiệm vụ sửa sai các tín hiệu
bị sai và tách mã phụ.
4) Nguyên lý hoạt động:
Dữ liệu EFM ở ngõ ra khối data Strobe là các chuỗi nhị phân 0 hoặc 1. Dữ
liệu này được đưa vào khối EFM Demodulation. Tại đây dữ liệu được tách bỏ các
bit trộn. Đồng thời, khối này cũng kết hợp với ROM để giải điều chế EFM.
Ở chương II đã nói rõ cách điều biến EFM và giải điều biến EFM vì vậy ở
đây ta chỉ phân tích kỹ thuật giải điều biến EFM. Do đó để giải điều biến EFM (tức
là biến đổi 14 bit EFM thành 8 bit thông tin), ta phải lập bảng chuyển đổi
14 – 8 bits được nạp vào ROM để biến đổi dữ liệu từ 14 bits thành 8 bits. Sau đó
đọc dữ liệu tương ứng từ ROM nhưng trong bảng chuyển đổi.
Sau khi dữ liệu EFM được tách loại bỏ các bit trộn ra và giải điều chế EFM.
Dữ liệu thông tin này được đưa đến khối RAM. Tại đây dữ liệu sẽ được giải đan
xen bằng cách điều khiển khi nào ghi, khi nào đọc bởi CIRC. Đồng thời RAM
cũng có chức năng lưu trữ mã phụ.
Dữ liệu ra khỏi RAM được đưa đến mạch sửa sai (Error Correction) tại đây
dữ liệu sẽ được sửa lại đúng dữ liệu ban đầu nếu dữ liệu có sai trên đường truyền.
Sau đó đưa qua mạch Subcode Separation để tách mã phụ đưa đến hệ thống điều
khiển Servo, nếu máy CD thì dữ liệu sẽ đến khối DAC để biến đổi trở lại về dạng
âm thanh analog ban đầu. Còn máy VCD thì dữ liệu sẽ được đưa đến mạch giải
nén MPEG (Mạch này sẽ được trình bày rõ ở chương IV).
VI. CÁC LOẠI MẠCH SERVO:
Trong hệ thống máy phát lại CD, VCD, … Có 4 loại mạch Servo, được trang
bị để đảm bảo đọc các pits và flats đã được ghi lên đĩa một cách chính xác. Đó là
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Focus Servo, Tracking Servo, Sled Servo, Spindle Servo. Dưới đây sẽ phân tích
từng mạch Servo trong hệ thống 3 tia.
1) Mạch Focus Servo:
1. Khái niệm:
Để nhận biết sự hội tụ người ta sử dụng biện pháp loạn thị bằng cách dùng
một thấu kính hình trụ có đặc tính thay đổi hình dạng chùm tia từ hình elip dọc qua
hình tròn rồi đến hình elip ngang như ở hình III.14.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Mạch Focus Servo được sử dụng để dịch chuyển thấu kính theo chiều thẳng
đứng nhằm đạt được sự hội tụ chính xác của tia lade trên mặt đĩa CD, VCD.
2. Sơ đồ khối Focus Servo:
Cụm quang học
RF
Photo
Detector
B+D
I-V
Converter
Focus
Blance
Adder
Comparation
(cộng ) (So sánh)
FOK
detection
Block
Vref FZC
Detection bolck
(Khối dò tách
tín hiệu FOK)
FOK
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
3. Chức năng các khối:
Focus Search: Có chức năng dò điểm hội tụ ban đầu khi có đĩa.
I-V-Comvert: Có chức năng đổi dòng điện ngõ vào sang điện áp ở ngõ ra.
FE (Focus Error): Tín hiệu sửa sai hội tụ có chức năng so sánh hai ngõ vào A + C,
B + D. Nếu có sự chênh lệch về mức điện áp ngõ vào thì ngõ ra sẽ xuất hiện một
mức điện áp dò hội tụ cho đến khi 2 tín hiệu này bằng nhau, tín hiệu ngõ ra được
đưa đến mạch IC Servo để sửa dạng hội tụ.
FOK (Focus OK): Có chức năng tạo ra một tín hiệu dùng để xác định đầu lade nằm
trên mặt phản chiều của đĩa, tín hiệu này có mức cao khi chùm tia lade hội tụ trên
đĩa.
Mạch FZC (Focus Zero cross): Có chức năng theo dõi khi tín hiệu vừa sai hội tụ
tiến tới 0. Mạch này thường phối hợp với mạch FOK xác định thời điểm nào thì
điều chỉnh hội tụ.
4. Nguyên lý hoạt động:
Khi bắt đầu Play thì việc đầu tiên của mạch Focus Servo là điểm hội tụ ban
đầu cần phải đạt được hay nói khác đi là dịch chuyển thấu kính lên xuống theo
trục thẳng đứng. Do vậy khối hoạt động đầu tiên trong mạch Focus Servo là khối
tìm kiếm hội tụ (Focus Search). Để thực hiện việc này thì vi xử lý xuất lệnh ra để
điều khiển Swich S1 về vị trí b. Tiếp theo xuất lệnh điều khiển cho khối Focus
seach để cho ra dạng sóng và dịch chuyển thấu kính như ở hình II .16.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Hình III. 16:Khối hoạt động dò tìm focus
Khi đã phát hiện có tín hiệu RF hay ngõ ra của FOK chuyển mức, thì vi xử
lý xuất lệnh chuyển Switch về vị trí a, lúc này là chế độ phát bình thường. Ngược
lại nếu không nhận được tín hiệu FOK chuyển mức thì vi xử lý xuất lệnh cho hệ
thống ngừng hoạt động.
Ơû chế độ play bình thường. Tín hiệu nhận được từ mang Photodiode qua
khối I-V-Convert để biến đổi tín hiệu từ dòng điện sang điện áp rồi đưa để mạch FE
để tạo ra tín hiệu cho phép vật kính dịch chuyển từ vị trí giữa đi lên hoặc xuống
theo chiều thẳng đứng sao cho điểm hội tụ tốt nhất.
2) Mạch Tracking Servo:
1. Khái niệm:
Mạch Tracking Servo có nhiệm vụ dịch chuyển vật kính theo chiều ngang để
cho chùm tia lade dịch chuyển đúng ngay trên Track ghi của đĩa.
2. Sơ đồ khối mạch Tracking Servo:
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
3. Chức năng các khối:
Khối Tracking Error Amp: khối này có chức năng so sánh 2 tín hiệu thu
được từ 2 photodiode ở mảng photodiode đồng thời khuếch đại tín hiệu sai biệt đưa
đến khối MDA để dịch chuyển chùm tia đọc đúng trên Track đã ghi đĩa được minh
họa hình III.18.
Khối MDA: Có chức năng là khuếch đại dòng tín hiệu ngõ vào đưa đến cuộn
dây Tracking. Khối này nhận 2 đường tín hiệu ở ngõ vào, một là tín hiệu từ
Tracking Error đưa tới đồng thời cũng nhận tín hiệu từ vi xử lý trong quá trình hoạt
động nhảy Track.
4. Nguyên lý hoạt động:
HìnhII.18: Tách dò sai lệch Tracking
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Đây là mạch Tracking của hệ thống 3 tia. Trong đó 2 tia phụ phục vụ cho
việc dò Track. Các tia phụ được chiếu lên đĩa tại vị trí trước và sau tia chính và lệch
so với tia chính ½ bề rộng Track. Ở mạng Photodiode có 2 Photodiode E, F thu
nhận hai chùm tia phụ phản xạ trở về. Giả sử rằng tia lade chính đập chính xác vào
pit và flat, thì giá trị trung bình của 2 Photodiode E, F thu được là bằng nhau nên
không xuất hiện sai biệt tại ngõ ra của khối Tracking Error Amp. Do đó không có
dòng điện chạy qua cuộn dây Tracking tức không dịch chuyển theo chiều ngang.
Nếu tia lade chính bị lệch thì giá trị trung bình nhận được từ 2 Photodiode E,
F khác nhau. Nó sẽ xuất hiện điện áp ngõ ra ở khối Tracking Error Amp, điện áp
sai biệt này đưa đến cuộn dây Tracking làm cho thấu kính dịch chuyển theo chiều
ngang cho đến khi tia chính đập đúng trên pit.
Hoạt động nhảy Track:
Trong máy thu băng nhựa, việc thay đổi ở các chế độ dò tới, dò lui được
thực hiện bằng cách thay đổi tốc độ. Trong khi máy CD nhảy Track được thực hiện
bằng cách dịch chuyển tia sáng lade từ trong ra ngoài. Quá trình hoạt động này
được điều khiển bởi vi xử lý.
Đầu tiên xuất lệnh đóng Swich SW1 để cô lập TE, sau đó xuất lệnh đóng
S1,S2 để cấp dòng âm hoặc dòng dương đưa vào đầu vào của thuật toán, làm cho
ngõ ra thay đổi dòng điện mà điện áp làm cho thấu kính dịch tới, lui. Hình III.19
sẽ minh họa sự biến đổi tín hiệu trong quá trình nhảy Track đi ra phía ngoài.
Giải thích thuật ngữ:
 RF Signal: Tín hiệu RF
 Jump Pulse: Xung nhảy
 Brake Signal: Tín hiệu hãm
Hình III..19:Hoạt động nhảy Track
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
 Jump Signal: Tín hiệu nhảy
 Tracking Error: Sai lệch Tracking
 Zéro Cross: Xuyên điểm O
 Laser Beam: Tia Laser
Ban đầu tia lade di chuyển ra phía ngoài nhờ một xung nhảy Track đầu tiên. Tuy
nhiên do tia lade dịch chuyển quá nhiều nên cần phải tốn nhiều thời gian dành cho
việc khóa mạch Tracking Servo sau khi thực hiện nhảy Track. Do vậy tín hiệu hãm
được cung cấp để làm ngưng các tia lade tại vị trí đang đọc sau khi nhảy Track.
Trong quá trình hãm điểm Zero của tín hiệu sai lệch Track được nhận diện để tạo ra
tín hiệu hãm âm.
3) Mạch Sled Servo:
1. Khái niệm:
Mạch Sled Servo có nhiệm vụ điều khiển động cơ dịch chuyển cụm quang
học từ trong ra ngoài đĩa hoặc ngược lại. Khi mạch tracking Servo hoạt động thấu
kính đã tới ngưởng giới hạn. (Mạch Tracking Servo có tầm điều khiển khoảng 80
Track) Nếu cụm quang học lệch khỏi 80 Track này thì mạch Sled Servo sẽ kéo
cụm quang học dịch chuyển tới 1 khoảng 80 Track.
2. Sơ đồ khối:
3. Chức năng các khối:
Mạch tích phân( integral): Có chức năng lọc để loại bỏ thông tin TE cao
tần.
M
Tầng lái
Comparator
Hình III.20: Sơ đồ khối mạch Sled Servo
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Mạch so sánh (Comparator): Có chức năng so sánh thông tin TE với điện
áp chuẩn để xác định lúc nào cần phải dịch chuyển đầu đọc.
MDA: (Motor Disc Ampligication) Là chức năng khuếch đại.
4. Nguyên lý hoạt động:
Trong chế độ play bình thường tín hiệu TEO tăng liên tục theo thời gian
trong khoảng 80 Track. TEO làm cho thấu kính dịch chuyển tới ngưỡng không thể
dịch chuyển ra được, lúc này điện áp trung bình TEO lớn nhất. Đồng thời trong thời
gian này thông tin TEO cũng được đưa qua mạch lọc và so sánh, làm cho ngõ ra
của mạch so sánh chuyển mức. Lúc này động cơ dịch chuyển đầu đọc sẽ hoạt động
dịch chuyển cụm quang học 80 Track. Ta có thể miêu tả hoạt động của mạch này
bởi dạng sóng như sau:
Trong chế độ truy tìm bản nhạc, thì vi xử lý xuất lệnh tác động Switch SW2
đóng để cô lập mạch Servo ra khỏi hệ thống. Lúc này mạch khuếch đại thuật toán
chỉ tác động bởi dòng âm hoặc dòng dương bởi 2 Switch S1, S2. Hai Switch cũng
chịu tác động từ vi xử lý đưa tới làm cho Sled motor dịch chuyển cụm quang học
theo chiều thích hợp đã được định trước.
4) Mạch Spindle Servo:
1. Định nghĩa:
Mạch Spindle Servo có nhiệm vụ điều khiển vận tốc quay Motor Disc.
Đĩa CD, VCD, … dùng chế độ CLV do vậy tốc độ ghi lên đĩa là hoàn toàn
giống như nhau từ trong ra ngoài. Nghĩa là kích thước của pit, flat trên toàn bộ đĩa
là như nhau.
Ở phần đầu (trong cùng) đĩa vị trí ghi danh mục (TOC). Đĩa quay với tốc độ
500 vòng/phút những khi cụm quang học đọc dữ liệu ở ngoài rìa đĩa thì tốc độ quay
là 200 vòng/phút. Điều đó có nghĩa là động cơ quay đĩa thay đổi liên tục từ 500
Motor
OFF
Motor
ON
Motor
OFF
Motor
ON
Tín hiệu
Tracking
Error
Ngõ ra của
mạch tích
phân
Ngõ ra bộ
so sánh
TE
Vref
Sự tách dò tín hiệu sai lệch điều khiển động cơ dịch chuyển đầu đọc quang học
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
xuống 200vòng/phút, khi cụm quang học dịch chuyển từ tâm ra ngoài. Do đó việc
điều chỉnh tốc độ là điều không đơn giản.
Trong khi play bình thường từ (Word) đồng bộ khung trong dòng dữ liệu EFM
được dùng để điều chỉnh tốc độ quay của đĩa. Thế nhưng ở chế độ khởi động đĩa từ
chế độ dừng và tìm kiếm, vì mạch spindle servo có 3 tầm điều khiển tốc độ động cơ
quay đĩa:
1. Tốc độ quay không đổi.(bắt đầu quay)
2. Tốc độ quay 11T.
3. CLV.
2. Sơ đồ khối :
Hình III.21: Sơ đồ khối spindle servo.
3. Nguyên lý hoạt động:
Khi lệnh play được đưa tới, thì vi xử lý cho ta tín hiệu ACC chuyển mức làm
cho motor quay đĩa nhanh đến tốc độ chuẩn. Hoạt động ở chế độ này chỉ diễn ra
trong khoảng thời gian rất ngắn và chỉ kéo dài để hệ thống quang học không chỉ
phát hiện sự phản xạ từ đĩa mà có một phần nào đó dữ liệu RF. Khi một phần dữ
liệu RF được tách, điều này không chỉ báo có mặt của đĩa. Sau đó xuất hiện lệnh
chuyển sang chế độ 11T. Mục đích chế độ 11T là để xác định đồng bộ khung.
Sau khi khoảng thời gian ở trạng thái điều khiển Servo 11T, không chỉ RF
được tách mà nó còn được giải mã, nghĩa là dòng dữ liệu EFM có thể được trích ra
được. Ngay lúc này vi xử lý chuyển mức tín hiệu Rerry làm ngắt vòng 11T, lúc này
chuyển sang chế độ CLV.
Trong chế độ CLV: có hai chế độ hoạt động; chế độ CLV-S (Speed) và chế
độ CLV-P (Phase). Các chế độ được miêu tả bởi sơ đồ khối hình III.22:
Điện áp điều
khiển môtơ
Servo vòng quay
Không đổi
Servo 11T
Servo
CLV
BT
BT
Ace
Eree
Vi xử lý
EFM Sigral
Resy
FCLK
CLDCK
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Hình III.22. Sơ đồ khối chế độ CLV
Ở chế độ 11T thì từ đồng bộ trên đĩa được tách ra, mục đích của việc nhận
tín hiệu đồng bộ là để lấy ra tín hiệu đồng bộ khung. (Vì một khung được kẹp giữa
2 từ đồng bộ) Sau đó chuyển qua chế độ CLV, hoạt động đầu tiên của chế độ CLV
là chế độ CLV-S, chế độ này còn gọi là chế độ điều chỉnh thô, được điều chỉnh bởi
vòng khóa pha ở tần số 7,35 KHz (tần số đồng bộ khung). Sau khi chế độ chỉnh thô
này hoạt động hoàn chỉnh. Và để đọc chính xác các pit đã được ghi thì vi xử lý xuất
lệnh chuyển sang chế độ CLV-P, còn gọi là chế độ chỉnh tinh. Cũng được điều
chỉnh bởi vòng khóa pha với tần số chuẩn 4,32 MHz như ở hình III.22.
EFM
Frame Sync
Proteetion
Detection
Bit Clock
Separation
Frequency
Compaison
Phase
Comparison
Drive
M
OSC
OSC
CLV-S
CLV-P
Spindle Speed Servo
Frame Sync
Proteetion
Detection
7,35 KHz
4,3218 MHz
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
CHƯƠNG IV
KHẢO SÁT SƠ ĐỒ CỦA KHỐI MPEG
VIDEO/AUDIO DECODER
I.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MPEG ENCODER VÀ MPEG DECODER:
Để dễ dàng đi sâu vào tìm hiểu cấu trúc của khối MPEG Audio / Video decoder
đầu tiên ta khảo sát sơ bộ lưu đồ khối của hệ thống mã hóa
và giải mã sau:
 Hình IV.1: Sơ đồ hệ thống mã hóa và giải mã MPEG
Dòng dữ liệu Video và Audio được đưa vào hai bộ mã hóa Video Encoder và
Audio Encoder. Sau khi qua hai bộ mã hóa này hai dòng
dữ liệu đã được biến đổi thành dữ liệu MPEG Video và
MPEG Audio, hai dữ liệu này được gói lại thành các gói
Video PES (Packetized Elementary Stream) Packets và
Audio PES Packets để chuẩn bị gửi đi hoặc lưu trữ. Các
gói dữ liệu này được đưa vào một bộ phận đa hợp chương
trình. Bộ phận này sắp xếp các gói dữ liệu theo một kiểu
chuẩn để tạo ra duy nhất một kiểu dữ liệu đưa vào vùng
lưu trữ tín hiệu số.
Để tái tạo lại tín hiệu Video và Audio dòng bits chương trình được đọc ra từ
vùng lưu trữ. Sau khi qua bộ phận giải mã đa hợp dòng tín hiệu được tách ra thành
các gói Video PES Packets và Audio PES Packets các gói này được đưa qua bộ
phận mở gói để tạo thành hai dòng tín hiệu MPEG Video và MPEG Audio. Hai tín
hiệu được đưa vào hai bộ phận giải mã Video decoder và Audio decoder để tái tạo
lại tín hiệu Video và Audio lưu trữ vào hai vùng đệm rồi xuất ra ngoài.
Với lưu đồ này tín hiệu Video và Audio chỉ được xử lý chung ở phần đa hợp
chương trình và giải đa hợp chương trình. Ngoài hai khâu này ra hai tín hiệu Video
và Audio được xử lý nén và giải nén một cách độc lập. Do đó lưu đồ có thể tách ra
để khảo sát từng phần tín hiệu Video và Audio một cách riêng lẻ.
Trong đề tài này chúng ta chỉ chú trọng đi sâu vào phần MPEG Video
decoder nhưng để hình dung được kỹ thuật xử lý ảnh theo tiêu chuẩn MPEG. Phần
sơ đồ sẽ được trình bày cả hai khối mã hóa và giải mã.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
II. SƠ ĐỒ CƠ SỞ MÃ HÓA VÀ GIẢI MÃ MPEG VIDEO:
Tín hiệu Video hổn hợp được tách thành 3 thành phần Y, Cr, Cb. Ba thành
phần này được lấy mẫu theo một trong các tiêu chuẩn 4:2:0; 4: 1:1; 4:2:2; 4:4:4 (ở
lĩnh vực VCD người ta chỉ sử dụng tiêu chuẩn 4:2:0) sau khi lấy mẫu mỗi thành
phần tín hiệu được xem như một tín hiệu ảnh nguồn và đưa vào ba bộ phận giải mã
tương tự nhau. Bộ giải mã có sơ đồ như sau.
 Hình IV.2: Sơ đồ hệ thống mã hóa và giải mã ảnh cơ bản
1) Dịch mức DC:
Aûnh nguồn được lấy mẫu dọc theo dòng quét với số bit biểu thị cường độ ảnh
là 8 bit và tần số lấy mẫu là 13,5 MHZ. Sau đó các mẫu dữ liệu được dịch mức DC
để tạo thành các biểu diễn bù 2 bằng cách trừ đi 2p-1
, khi đó mẫu dữ liệu sẽ được
chia thành hai thành phần có dấu. Vì số bit biểu thị cường độ ảnh là p = 8 nên mức
dịch là 27
= 128. Một bộ dịch mức ngược lại tại bộ giải mã sẽ khôi phục mẫu dữ
liệu 8 bit không dấu ban đầu. Việc dịch mức không làm ảnh hưởng đến các hệ số
AC. Nó chỉ làm ảnh hưởng đến hệ số DC, dịch mức của cường độ sáng là Zero còn
giá trị sai phân giữa các hệ số DC là không ảnh hưởng. Giá trị ban đầu khởi tạo tại
điểm bắt đầu ảnh và trước khi khởi tạo lại nó có thể đặt về Zero.
2) Bộ giải mã DCT: (Discrete Cosine Transform)
Aûnh đã dịch mức được chia thành các khối (8 x 8) Pixels dọc theo các dòng
quét. Mỗi Pixels tương ứng với một mẫu dữ liệu 8 bits. Các khối (8 x 8) Pixels
được biến đổi DCT hai chiều thành các khối 2 D (8 x 8) hệ số DCT.
Mục đích của việc biến đổi DCT là đưa tín hiệu từ miền không gian về miền tần số
đây là cơ sở để chuẩn bị cho việc nén dữ liệu bằng cách mã hóa VLC (Variable
length Codes).
Ngược lại với khối DCT ở phần giải mã có khối (8 x 8) IDCT (Inverse DCT)
làm nhiệm vụ biến đổi các khối (8 x 8) hệ số DCT thành các khối (8 x 8) Pixels
bằng phép biến đổi ngược DCT hai chiều.
Có 4 phép biến đổi DCT thuận (nghịch) được sử dụng trong xử lý ảnh số nhưng
phép biến đổi thứ hai (DCT – II) được sử dụng nhiều nhất.
Cặp biến đổi 2D DCT – II được định nghĩa như sau:
 2D – DCT
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
           





 





 
 



 N
vy
Cos
N
ux
CosyxfvuvuC
 2D – IDCT
           



 



 
 



 N
vy
Cos
N
ux
CosvuCvuyxf
N
u
N
v 2
12
2
12
,,
1
0
1
0


Với u, v = 0,1,2, ….. N – 1
x, y = 0,1,2, ….. N - 1
Trong hệ thống này sử dụng ma trận {8x8) pixels nên N = 8.
3) Lượng tử hóa:
Việc xác định bộ lượng tử hóa là một yếu tố quan trọng trong việc mã hóa một
ảnh mức xám, còn các giải thuật cấp phát bit đoáng vai trò chính trong biến đổi mã
hóa. Kỹ thuật xử lý ảnh số theo tiêu chuẩn MPEG có các phương pháp lượng tử hóa
đơn giản và các bản giá trị đề nghị cho hệ số DC và AC. Mỗi khối (8 x 8) hệ số
DCT chứa một hệ số DC và 63 hệsố AC. Tất cả 64 hệ số DCT này được lượng tử
hóa bằng cách chia cho một bảng lượng tử hóa. Bước lượng tử được dựa trên
ngưởng được nhìn thấy của các ma trận 64 phần tử lượng tử cho thành phần chói
và màu. Các lượng tử DTC lấy mẫu được định nghĩa theo biểu thức sau:
][
uv
uv
quv
Q
S
S 
Kết quả này được chọn ở giá trị nguyên gần nhất.
SUV: là hệ số DTC trong các khối 2D(8x8).
QUV: là thành phần ma trận lượng tử của bảng lượng tử .
Đây là hai bảng lượng tử hóa mặc định theo ITU – T1993
Ma trận lượng tử chói QUV theo ITU – T1993.
16
12
14
14
18
24
49
72
11
12
13
17
22
35
64
92
10
14
16
22
37
55
78
95
16
19
24
29
56
64
87
98
24
26
40
51
68
81
103
112
40
58
57
87
109
104
121
100
51
60
69
80
103
113
120
103
61
55
56
62
77
92
101
99
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Ma trận lượng tử màu QUV theo ITU – T1993.
17 18 24 47 99 99 99 99
18 21 26 66 99 99 99 99
24 26 56 99 99 99 99 99
47 66 99 99 99 99 99 99
99 99 99 99 99 99 99 99
99 99 99 99 99 99 99 99
99 99 99 99 99 99 99 99
99 99 99 99 99 99 99 99
Đây là hai ma trận lượng tử có được theo kinh nghiệm. Những ma trận này
cho kết quả thực hiện việc lượng tử rất tốt và chúng cần được lưu trữ trong bộ giải
mã. Ở bộ phận giải mã, việc biến đổi lượng tử ngược sẽ được thực hiện bằng cách
nhân các hệ số DCT lấy mẩu với các thành phần của ma trận lượng tử chói và màu.
Hệ số DTC sẽ được giải mã lượng tử được định nghĩa theo biểu thức sau:
Ruv = Squv.Quv
Ở đây Ruv là một hệ số AC hoặc DC đã giải lượng tử hóa để đưa vào bộ
phận biến đổi IDCT 2D(8x8).
Ma trận hệ số DCT đã được lượng tử hóa.
4) Quét Zigzag các hệ số AC và mã hóa DPCM hệ số DC:
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
 Hình IV.3: Sơ đồ một đường quét zigzag của những hệ số DCT đã
lượng tử hóa
Sau khi lượng tử, một khối (8x8) hệ số DCT đã lượng tử được tạo ra từ hệ
số DC nhạy với đáp ứng tần số không gian do hệ thống nhìn nhận của con người.
Hệ số DC được giải quyết một cách riêng lẻ so với 63 hệ số còn lại. Nó được so
sánh với hệ số DC của khối (8x8) hệ số DCT trước đó, để lấy ra thành phần sai
phân. Kiểu mã hóa này gọi là mã hóa dự báo đầu tiên.
DIFF = DCi – DCi-1
Trong đó DCi và DCi-1 là hệ số DC của khối (8x8) hệ số DCT (đã được
lượng tử) hiện hành và khối (8x8) hệ số DCT (đã được lượng tử hóa) trước đó. 63
hệ số AC còn lại được quét theo đường zigzag như hình trên để tạo thành dòng bit
một chiều nhằm chuẩn bị cho việc mã hóa Entropy. Dọc theo đường quét zigzag
các hệ số DCT tương ứng tăng theo miền tần số không gian và các biến giảm tổng
quát. Điều này sẽ làm tăng hiệu quả nén khi mã hóa VLC.
Ngược lại, tại bộ giải mã, dòng bit một chiều được sắp xếp lại theo kiểu
zigzag với các thành phần AC. Còn thành phần DC được giải mã sai phân để tạo
thành ma trận (8x8) hệ số DCT đã được lượng tử.
5) Mã hóa và giải mã VLC:
Bộ mã hóa và giải mã VLC dùng các bảng mã Huffman DC và AC để tra các
hệ số DCT về độ chói và hệ số DCT về độ màu.
 Mã hóa hệ số DC:
Các hệ số mã hóa DC (tức các giá trị sai phân) được phân thành 12 mức
(Biểu thị bằng 4 bits SSSS trong bảng sau) cho độ phân giải 8 bit. Giải động của hệ
số DCT chiếm 11 bits. Trong đó độ chính xác của ảnh nguồn là 8 bits, một bit còn
lại là do dự đoán hệ số DCT trước đó tạo nên 12 mức này được biểu diễn theo mã
nhị phân bù 2 như sau:
SSSS Các giá trị sai phân DIFF
0
1
2
3
4
5
6
7
0
-1 , 1
-3 , -2 , 2 , 3
-7 , … , -4 , 4 , … 7
-15 , … , -8 , 8 , … 15
-31 , … , -16 , 16 , … 31
-63 , … , -32 , 32 , … , 63
-127 , … , -64 , 64 , … , 127
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
8
9
10
11
-255 , … , -128 , 128 , …, 255
-511 , … , -256 , 256 , … , 511
-1023 , … , -512 , 512 , … , 1023
-2047 , … , -1024 , 1024 , … , 2047
Bảng biểu diễn giá trị sai phân của 12 lớp
Thành phần chói DC Thành phần màu DC
SSSS Độ dài từ mã Từ mã Độ dài từ mã Từ mã
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
3
3
3
3
3
4
5
6
7
8
9
00
010
011
100
101
110
1110
11110
111110
1111110
11111110
111111110
2
2
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
00
01
10
110
1110
11110
111110
1111110
11111110
111111110
1111111110
11111111110
Bảng mã VLC của 12 lớp
Trường hợp SSSS bằng 0 nghĩa là giá trị hệ số DC hiện hành giống như hệ
số DC trước đó thì không cần thêm bit vào mã Huffman. Nhưng khi SSSS khác 0
thì chúng ta cần thêm vào những bit mở rộng để chỉ thị các giá trị trong mức một
cách chính xác (gần các giá trị dấu và biên độ sai biệt dự đoán). Nếu giá trị sai
phân là dương thì thứ tự bit SSSS thấp của giá trị sai phân được thêm mã Huffman.
Nếu giá trị sai phân âm thì thứ tự bit SSSS thấp của giá trị sai phân được biến đổi
sang nghịch đảo các bit rồi thêm vào mã Huffman.
Bảng sau đây biểu diễn ví dụ cho một số giá trị sai phân và số bit tương ứng cần
thêm vào.
Difference
Decimal Binary
Size Additional bits
+5
+4
+3
+2
+1
0
-1
-2
-3
-4
-5
…00101
…00100
…00011
…00010
…00001
…00000
…11111
…11110
…11101
…11100
…11011
3
3
2
2
1
0
1
2
2
3
3
101
100
11
10
1
-
0
01
00
011
010
Bảng ví dụ về giá trị sai phân và số bit tương ứng thêm vào
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
 Mã hóa hệ số AC:
Sau khi lượng tử, hầu hết các hệ số AC nằm ở vị trí tần số không gian cao
của các khối 2D (8x8) sẽ biến thành số 0. Do đó nó sẽ tạo thành các chuỗi nhiều số
0 dọc theo đường quét zigzag của mỗi khối. Để thu gọn các hệ số Zero người ta
dùng bảng mã VLC với cách mã hóa như sau.
Một số hệ số AC không phải là Zero được mã hóa thành một ký tự có cấu
trúc Run/level. Run đại diện cho số hệ số Zero nằm trước hệ số AC khác Zero.
Level đại diện cho giá trị biên độ của hệ số AC khác Zero. Với cách mã hóa này thì
ta có được các từ mã cho các hệ số AC theo bảng sau.
Bảng mã Run / Level VLC .
Run/level VLC Bits
0/1
0/1
0/2
0/3
0/4
0/5
0/6
0/7
0/8
0/9
0/10
0/11
0/12
0/13
0/14
0/15
0/16
0/17
0/18
0/19
0/20
0/21
0/22
0/23
0/24
0/25
0/26
0/27
0/28
0/29
1s
11s
0100
0010
0000
0010
0010
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
(first)
(next)
s
1s
110s
0110
0001
0010
0001
0001
0001
0001
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
S
S
10s
1101
1000
0011
0000
1101
1100
1100
1011
0111
0111
0111
0111
0110
0110
0110
0110
0101
0101
0101
0101
0100
0100
S
S
S
S
0s
1s
0s
1s
11s
10s
01s
00s
11s
10s
01s
00s
11s
10s
01s
00s
11s
10s
2
3
5
6
8
9
9
11
13
13
13
13
14
14
14
14
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
0/30
0/31
0/32
0/33
0/34
0/35
0/36
0/37
0/38
0/39
0/40
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0100
0100
0011
0010
0010
0010
0010
0010
0010
0010
0010
01s
00s
000s
111s
110s
101s
100s
011s
010s
001s
000s
15
15
16
16
16
16
16
16
16
16
16
Bảng mã Run / Level VLC .
Run/level VLC Bits
1/1
1/2
1/3
1/4
1/5
1/6
1/7
1/8
1/9
1/10
1/11
1/12
1/13
1/14
1/15
1/16
1/17
1/18
2/1
2/2
2/3
2/4
2/5
3/1
3/2
3/3
3/4
4/1
4/2
4/3
5/1
5/2
5/3
6/1
6/2
6/3
011s
0001
0010
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0101
0000
0000
0000
0000
0011
0010
0000
0000
0011
0000
0000
0001
0000
0000
0001
0000
0000
10s
0101
0011
0001
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
s
100s
0010
0001
0000
1s
0100
0001
0000
0s
0011
0001
11s
0010
0000
01s
0001
0000
S
00s
1011
1011
1010
0011
0011
0011
0011
0011
0011
0011
0001
0001
0001
0001
11s
0100
1010
s
1100
0000
11s
0010
01s
1001
1110
0001
s
0s
1s
111s
110s
101s
100s
011s
010s
0011s
0011s
0010s
0001s
0000s
s
0s
s
1s
s
0s
s
0100s
4
7
9
11
13
14
14
16
16
16
16
18
16
16
17
17
17
17
5
8
11
13
14
6
9
13
14
6
11
13
7
11
14
7
13
17
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
7/1
7/2
8/1
8/2
0001
0000
0000
0000
00s
0001
111s
0001
0101
0001
s
s
7
13
8
13
Bảng mã Run / Level VLC .
Run/level VLC Bits
9/1
9/2
10/1
10/2
11/1
11/2
12/1
12/2
13/1
13/2
14/1
14/2
15/1
15/2
16/1
16/2
17/1
18/1
19/1
20/1
21/1
22/1
23/1
24/1
25/1
26/1
27/1
28/1
29/1
30/1
31/1
End – Of – Block
Escape
0000
0000
0010
0000
0010
0000
0010
0000
0010
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
10
0000
101s
0000
0111
0000
0011
0000
0010
0000
0000
0000
0011
0000
0011
0000
0010
0000
0001
0001
0001
0001
0001
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
01
1000
s
1000
s
0001
s
0001
s
0001
10s
0001
01s
0001
00s
0001
1111
1010
1001
0111
0110
1111
1111
1110
1110
1101
0001
0001
0001
0001
0001
1S
0S
1010s
1001s
1000s
0111s
0101s
0101s
s
s
s
s
s
1s
0s
1s
0s
1s
1111s
1110s
1101s
1100s
1011s
8
14
9
14
9
17
9
17
9
17
11
17
11
17
11
17
13
13
13
13
13
14
14
14
14
14
17
17
17
17
17
2
6
Khi tất cả các hệ số DCT còn lại của đường quét zigzag là Zero thì sẽ được mã hóa
thành một mã EOB có từ mã là 10. Nếu ký tự không có
trong bảng mã thì sẽ được mã hóa thành mã Escepe
(000001) quá trình giải mã VLC sẽ được thực hiện ngược
lại các bước mã hóa với VLC.
Luận Văn Tốt Nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
6) Mã hóa ảnh P – pictures và B – pictures:
Trong kỹ thuật xử lý ảnh theo tiêu chuẩn MPEG. Aûnh được chia thành nhiều
nhóm, trong mỗi nhóm có nhiều ảnh và được phân thành 3 loại là:
I_ pictures, P_ pictures, B_ pictures.
 I _ pictures (Intra coded picturers) là ảnh được mã hóa một cách độc lập
không tham chiếu vào các ảnh khác.
 P_ pictures (predective coded pictures) là ảnh được tiên đoán từ ảnh I –
pictures hoặc ảnh P – pictures gần nhất trước đó trong cùng một Sequence.
 B – pictures (Bidirectionally predictive coded pictures) là ảnh được dự đoán
dựa vào ảnh I – pictures và ảnh P – pictures trước và sau nó hoặc ảnh I-
pictures và B – pictures trước và sau nó hoặc ảnh P – pictures và ảnh B –
pictures trước và sau nó.
Như vậy việc mã hóa và hiển thị ảnh I – pictures, P – pictures và B –
pictures phải tuân theo một trình tự nhất định như sơ đồ sau.

Hình IV.4:Thứ tự chuỗi ảnh hiển thị
 Hình IV.5:Thứ tự chuỗi ảnh mã hóa
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan
Luanvan

More Related Content

Similar to Luanvan

Thiết kế hộp điều khiển thiết bị bằng sóng hồng ngoại
Thiết kế hộp điều khiển thiết bị bằng sóng hồng ngoạiThiết kế hộp điều khiển thiết bị bằng sóng hồng ngoại
Thiết kế hộp điều khiển thiết bị bằng sóng hồng ngoạianh hieu
 
Thiết kế thi công hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông thông qua xử l...
 Thiết kế thi công hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông thông qua xử l... Thiết kế thi công hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông thông qua xử l...
Thiết kế thi công hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông thông qua xử l...anh hieu
 
Kỹ thuật OFDM và thực hiện đồng bộ OFDM trên bo mạch DSP TMS320C6416m DSK.pdf
Kỹ thuật OFDM và thực hiện đồng bộ OFDM trên bo mạch DSP TMS320C6416m DSK.pdfKỹ thuật OFDM và thực hiện đồng bộ OFDM trên bo mạch DSP TMS320C6416m DSK.pdf
Kỹ thuật OFDM và thực hiện đồng bộ OFDM trên bo mạch DSP TMS320C6416m DSK.pdfHanaTiti
 
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện.Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện.ssuser499fca
 
Đồ án tốt nghiệp điện tử Công nghệ truyền hình độ phân giải siêu nét UHDTV - ...
Đồ án tốt nghiệp điện tử Công nghệ truyền hình độ phân giải siêu nét UHDTV - ...Đồ án tốt nghiệp điện tử Công nghệ truyền hình độ phân giải siêu nét UHDTV - ...
Đồ án tốt nghiệp điện tử Công nghệ truyền hình độ phân giải siêu nét UHDTV - ...Viết thuê báo cáo thực tập giá rẻ
 
Thiết kế và thi công thiết bị đo nhịp tim, nồng độ oxy trong máu và nhiệt độ.pdf
Thiết kế và thi công thiết bị đo nhịp tim, nồng độ oxy trong máu và nhiệt độ.pdfThiết kế và thi công thiết bị đo nhịp tim, nồng độ oxy trong máu và nhiệt độ.pdf
Thiết kế và thi công thiết bị đo nhịp tim, nồng độ oxy trong máu và nhiệt độ.pdfMan_Ebook
 
ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT LÒ ĐỐT BÃ MÍA
ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT LÒ ĐỐT BÃ MÍA ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT LÒ ĐỐT BÃ MÍA
ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT LÒ ĐỐT BÃ MÍA hieu anh
 

Similar to Luanvan (20)

Đề tài: Thiết kế hộp điều khiển thiết bị bằng sóng hồng ngoại
Đề tài: Thiết kế hộp điều khiển thiết bị bằng sóng hồng ngoạiĐề tài: Thiết kế hộp điều khiển thiết bị bằng sóng hồng ngoại
Đề tài: Thiết kế hộp điều khiển thiết bị bằng sóng hồng ngoại
 
Thiết kế hộp điều khiển thiết bị bằng sóng hồng ngoại
Thiết kế hộp điều khiển thiết bị bằng sóng hồng ngoạiThiết kế hộp điều khiển thiết bị bằng sóng hồng ngoại
Thiết kế hộp điều khiển thiết bị bằng sóng hồng ngoại
 
Thiết kế thi công hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông thông qua xử l...
 Thiết kế thi công hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông thông qua xử l... Thiết kế thi công hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông thông qua xử l...
Thiết kế thi công hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông thông qua xử l...
 
Đề tài: Hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông qua xử lý ảnh
Đề tài: Hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông qua xử lý ảnhĐề tài: Hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông qua xử lý ảnh
Đề tài: Hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông qua xử lý ảnh
 
Kỹ thuật OFDM và thực hiện đồng bộ OFDM trên bo mạch DSP TMS320C6416m DSK.pdf
Kỹ thuật OFDM và thực hiện đồng bộ OFDM trên bo mạch DSP TMS320C6416m DSK.pdfKỹ thuật OFDM và thực hiện đồng bộ OFDM trên bo mạch DSP TMS320C6416m DSK.pdf
Kỹ thuật OFDM và thực hiện đồng bộ OFDM trên bo mạch DSP TMS320C6416m DSK.pdf
 
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện.Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện.
 
Đồ án tốt nghiệp điện tử Công nghệ truyền hình độ phân giải siêu nét UHDTV - ...
Đồ án tốt nghiệp điện tử Công nghệ truyền hình độ phân giải siêu nét UHDTV - ...Đồ án tốt nghiệp điện tử Công nghệ truyền hình độ phân giải siêu nét UHDTV - ...
Đồ án tốt nghiệp điện tử Công nghệ truyền hình độ phân giải siêu nét UHDTV - ...
 
Đề tài: Thiết kế và thi công khung ảnh điện tử, HAY, 9đ
Đề tài: Thiết kế và thi công khung ảnh điện tử, HAY, 9đĐề tài: Thiết kế và thi công khung ảnh điện tử, HAY, 9đ
Đề tài: Thiết kế và thi công khung ảnh điện tử, HAY, 9đ
 
Đề tài: Thiết kế cơ cấu nhận biết, phân loại vỉ thuốc lỗi, HAY
Đề tài: Thiết kế cơ cấu nhận biết, phân loại vỉ thuốc lỗi, HAYĐề tài: Thiết kế cơ cấu nhận biết, phân loại vỉ thuốc lỗi, HAY
Đề tài: Thiết kế cơ cấu nhận biết, phân loại vỉ thuốc lỗi, HAY
 
Luận văn: Công nghệ VSAT-IP trong cung cấp thông tin hỗ trợ phát triển KTXH c...
Luận văn: Công nghệ VSAT-IP trong cung cấp thông tin hỗ trợ phát triển KTXH c...Luận văn: Công nghệ VSAT-IP trong cung cấp thông tin hỗ trợ phát triển KTXH c...
Luận văn: Công nghệ VSAT-IP trong cung cấp thông tin hỗ trợ phát triển KTXH c...
 
Đề tài: Thiết kế mô hình hệ thống và quản lý trang trại heo, HAY
Đề tài: Thiết kế mô hình hệ thống và quản lý trang trại heo, HAYĐề tài: Thiết kế mô hình hệ thống và quản lý trang trại heo, HAY
Đề tài: Thiết kế mô hình hệ thống và quản lý trang trại heo, HAY
 
DUNG NĂNG ĐA NGƯỜI DÙNG VÀ KỸ THUẬT SIC.doc
DUNG NĂNG ĐA NGƯỜI DÙNG VÀ KỸ THUẬT SIC.docDUNG NĂNG ĐA NGƯỜI DÙNG VÀ KỸ THUẬT SIC.doc
DUNG NĂNG ĐA NGƯỜI DÙNG VÀ KỸ THUẬT SIC.doc
 
Đề tài: Cảnh báo sinh viên thông qua hệ thống quét vân tay, 9đ
Đề tài: Cảnh báo sinh viên thông qua hệ thống quét vân tay, 9đĐề tài: Cảnh báo sinh viên thông qua hệ thống quét vân tay, 9đ
Đề tài: Cảnh báo sinh viên thông qua hệ thống quét vân tay, 9đ
 
Đề tài: Thiết kế dây chuyền phân loại đai ốc ứng dụng xử lý ảnh
Đề tài: Thiết kế dây chuyền phân loại đai ốc ứng dụng xử lý ảnhĐề tài: Thiết kế dây chuyền phân loại đai ốc ứng dụng xử lý ảnh
Đề tài: Thiết kế dây chuyền phân loại đai ốc ứng dụng xử lý ảnh
 
Đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh thiết kế mạch chống trộm thông minh
Đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh thiết kế mạch chống trộm thông minhĐề tài: Ứng dụng xử lý ảnh thiết kế mạch chống trộm thông minh
Đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh thiết kế mạch chống trộm thông minh
 
Thiết kế và thi công thiết bị đo nhịp tim, nồng độ oxy trong máu và nhiệt độ.pdf
Thiết kế và thi công thiết bị đo nhịp tim, nồng độ oxy trong máu và nhiệt độ.pdfThiết kế và thi công thiết bị đo nhịp tim, nồng độ oxy trong máu và nhiệt độ.pdf
Thiết kế và thi công thiết bị đo nhịp tim, nồng độ oxy trong máu và nhiệt độ.pdf
 
Đề tài: Hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc, HAY, 9đ
Đề tài: Hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc, HAY, 9đĐề tài: Hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc, HAY, 9đ
Đề tài: Hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc, HAY, 9đ
 
Đề tài: Ứng dụng PLC S7 – 1200 điều khiển, giám sát lò đốt bã mía
Đề tài: Ứng dụng PLC S7 – 1200 điều khiển, giám sát lò đốt bã míaĐề tài: Ứng dụng PLC S7 – 1200 điều khiển, giám sát lò đốt bã mía
Đề tài: Ứng dụng PLC S7 – 1200 điều khiển, giám sát lò đốt bã mía
 
ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT LÒ ĐỐT BÃ MÍA
ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT LÒ ĐỐT BÃ MÍA ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT LÒ ĐỐT BÃ MÍA
ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT LÒ ĐỐT BÃ MÍA
 
Đề tài: Thiết kế và thi công mô hình xe thăm dò môi trường, 9đ
Đề tài: Thiết kế và thi công mô hình xe thăm dò môi trường, 9đĐề tài: Thiết kế và thi công mô hình xe thăm dò môi trường, 9đ
Đề tài: Thiết kế và thi công mô hình xe thăm dò môi trường, 9đ
 

Luanvan

  • 1. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ  ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG MÁY CD – VCD, ỨNG DỤNG KHỐI MPEG VIDEO / AUDIO DECODER ĐỂ CHUYỂN MÁY CD SANG VCD. Sinh Viên Thực Hiện :Đỗ Văn Giàn : Nguyễn Đình Hùng Lớp : 95 KĐĐ Giáo Viên Hướng Dẫn : Lê Viết Phú Thành Phố Hồ Chí Minh 3 – 2000
  • 2. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Đại Học Quốc Gia TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc ******* Khoa : Điện – Điện Tử Bộ môn : Điện tử NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Họ Và Tên Sinh Viên: Nguyễn Đình Hùng Đỗ Văn Giàn Lớp : 95 KĐĐ I. Đầu đề luận án: Phân tích hệ thống CD – VCD, ứng dụng khối MPEG Audio/Video decoder để chuyển máy CD thành VCD. II. Các số liệu ban đầu:  Máy CD hiệu PANASONIC DT7  Sơ đồ máy CD hiệu PANASONIC DT7  Sơ đồ máy VCD hiệu PANASONIC SA_AK65  Các tài liệu về máy CD, VCD và kỹ thuật xử lý ảnh. III. Nội dung phần thuyết trình:  Phân tích hệ thống CD, VCD.  Phân tích khối MPEG Audio/Video decoder.  Ưùng dụng chuyển đổi máy CD thành VCD.  Thi công chuyển đổi. IV. Các bản vẽ: V. Cán bộ hướng dẫn : KS. Lê Viết Phú VI. Ngày giao nhiệm vụ : Ngày….tháng… năm 1999 VII. Ngày hoàn thành nhiệm vụ : Ngày 28 tháng 02 năm 2000. Cán bộ hướng dẫn Thông qua bộ môn KS: Lê Viết Phú Ngày……Tháng……năm…… NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................
  • 3. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................
  • 4. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... LỜI NÓI ĐẦU Theo tốc độ phát triển của khoa học kỹ thuật trong thời đại ngày nay, Ngành kỹ thuật số đã bộc lộ rõ những ưu điểm siêu việt của nó và dần dần xâm chiếm vào trong mọi lĩnh vực của đời sống con người, đặc biệt là lĩnh vực thông tin. Trong lĩnh vực này ngành kỹ thuật số đã khắc phục được những nhược điểm của kỹ thuật tương tự và cho ra đời những sản phẩm chất lượng cao như: máy CD, VCD, Truyền hình cáp, Truyền hình HTVT, . . . Việc ứng dụng kỹ thuật số để xử lý thông tin về âm thanh và hình ảnh là một đề tài khá mới đối với sinh viên Việt Nam. Để tìm hiểu về đề tài này, việc phân tích hệ thống của CD, VCD có thể là tiền đề đi sâu vào nghiên cứu. Qua phân tích hệ thống này, một ứng dụng được đưa ra trong thực tế là chuyển đổi máy CD sang VCD. Và đó cũng chính là nội dung và nhiệm vụ của luận văn.
  • 5. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Luận văn này bao gồm việc phân tích hệ thống máy CD – VCD, và ứng dụng khối MPEG Audio/Video Decoder để thi công mạch chuyển đổi máy CD thành VCD. Tập luận văn này bao gồm 6 chương được trình bày như sau: Chương 1: Chương dẫn nhập Chương 2: Giới thiệu chung về CD _VCD. Chương 3: Phân tích hệ thống của máy CD_VCD. Chương 4: Khảo sát sơ đồ của khối MPEG Audio/Video decoder để chuyển đổi máy CD thành VCD. Chương 5: Ứng dụng khối MPEG Audio/ Video Decoder để chuyển đổi máy CD sang máy VCD. Thi công chuyển đổi. Chương 6: Kết luận Trong quá trình nghiên cứu và thi công luận văn chúng em đã nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ rất chân tình của thầy LÊ VIẾT PHÚ cùng quí thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử. Em sẽ ghi nhận sâu sắc công ơn này kính mong quí thầy cô đón nhận nơi chúng em lòng thành thật biết ơn!. Nhóm sinh viên thực hiện đề tài Nguyễn Đình Hùng Đỗ Văn Giàn Lời Cảm Tạ Chúng em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy LÊ VIẾT PHÚ đã tận tình hướng dẫn và cung cấp cho chúng em những tài liệu vô cùng quí giá, giúp chúng em hoàn thành tốt luận án tốt nghiệp này. Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến các tác giả của các tập tài liệu vô cùng quí báu. Và cũng xin cảm ơn quí thầy cô công tác tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật đã góp phần giúp đỡ chúng em trong thời gian làm luận văn. Xin gởi lời cám ơn các anh chị đồng nghiệp và các bạn cùng khóa đã động viên và đóng góp ý kiến cho chúng tôi thực hiện đề tài này.
  • 6. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Nhóm sinh viên thực hiện đề tài Nguyễn Đình Hùng Đỗ Văn Giàn MỤC LỤC Trang Chương 1: Chương dẫn nhập ..................................................................... Chương 2: Giới thiệu chung về CD, VCD ................................................. Chương 3: Phân tích hệ thống của máy CD, VCD ..................................... Chương 4: Khảo sát sơ đồ của khối MPEG Audio/Video decoder ............ Chương 5: Ứng dụng khối MPEG Audio/Video decoder để chuyển đổi máy CD thành VCD. Thi công chuyển đổi. ................... Chương 6: Kết luận ....................................................................................
  • 7. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử CHƯƠNG I CHƯƠNG DẪN NHẬP Xử lý tín hiệu thông tin bằng kỹ thuật số là một trong những phương pháp tối ưu để khắc phục những khuyết điểm của kỹ thuật tương tự trong ngành công nghệ thông tin hiện nay. Việc tận dụng tối ưu các kênh truyền sóng, các phương tiện lưu trữ thông tin cũng như khả năng phục hồi thông tin ở chất lượng cao là các kết quả của quá trình nghiên cứu xử lý tín hiệu thông tin bằng kỹ thuật số, xong một trong những tiêu chuẩn phổ biến được đưa ra hiện nay là tiêu chuẩn MPEG (Moving Picture Experts Group). Đây là tiêu chuẩn xử lý tín hiệu âm thanh, hình ảnh chuyển động được sử dụng thống nhất trong các lĩnh vực truyền tin, cụ thể như máy CD-VCD là những sản phẩm được tạo ra dựa trên cơ sở của kỹ thuật này. Kỹ thuật xử lý tín hiệu Audio/Video theo tiêu chuẩn MPEG là một đề tài còn khá mới mẽ đối với các kỹ sư Việt Nam nói riêng, cũng như các sinh viên Việt Nam nói chung. Để tìm hiểu và ứng dụng kỹ thuật này, việc phân tích hệ thống máy CD-VCD có thể đem lại cho chúng ta những kiến thức cơ sở, làm tiền đề cho việc đi sâu vào tìm hiểu ngành kỹ thuật trên, ở một góc độ cao hơn như truyền hình cáp, truyền hình HDVT, hệ thống đĩa DVD, máy thu hình không gian ba chiều . . . Với quan điểm như trên, chúng em – Những sinh viên năm cuối của khoa điện trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, sẽ tận dụng khả năng, kiến thức của mình, cùng sự hướng dẫn của các thầy cô, để thực hiện nhiệm vụ phân tích hệ thống CD, VCD và ứng dụng khối MPEG Audio/Video decoder để chuyển đổi máy CD sang máy VCD. Đó chính là nhiệm vụ của tập luận văn này. Nội dung của luận văn gồm 6 chương: Tiếp theo chương mở đầu là chương II giới thiệu chung về hệ thống CD,VCD với mục đích tìm hiểu khái quát về các khối trong cấu trúc hệ thống và cú pháp dòng dữ liệu. Chương III: Đi sâu vào phân tích nguyên lý hoạt động của các khối dựa trên các tài liệu có liên quan. Chương IV:Là chương khá phức tạp bởi vì đây là chương đi sâu vào tìm hiểu kỹ thuật MPEG Audio/Video decoder để ứng dụng. Chương V:Là chương ứng dụng kết quả của chương I, II, III và IV để thiết kế và thi công chuyển đổi máy CD sang máy VCD. Chương VI: Ghi lại kết quả của việc phân tích hệ thống CD, VCD và phần ứng dụng chuyển đổi máy CD sang máy VCD. Những nhận xét và khả năng phân tích và thi công việc chuyển đổi. Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Viết Phú cùng quí thầy cô đã góp phần giúp đỡ, động viên chúng em hoàn chỉnh tập luận văn tốt nghiệp này.
  • 8. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử CHƯƠNG II GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CD VÀ VCD I. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY ĐỌC CD, VCD:  Type (kiểu) D.A.S: Digital Audio System (Hệ thống ghi kỹ thuật số).  Tiêu chuẩn đĩa CD, VCD (Usable dise)  Đường kính 12 cm, bề dày d = 1,2 mm.  Thời gian phát T  60 phút, cực đại 75 phút.  Laser bán dẫn có bước sóng m.  Ghi döõ lieäu leân maët ñóa quang (CD, VCD) laø caùc pit vaø flat lieân tieáp nhau theo xoaén oác.  Toác ñoä quay ñóa: (Spinble speed)  Heä thoáng CD, VCD ñöôïc thieát keá ñeå laøm ñóa quay troøn vôùi toác ñoä daøi khoâng ñoåi CLV (Constant Length Volocity), coøn toác ñoä goác thay ñoåi.  Khi ñaàu ñoïc ôû vò trí trong cuøng thì toác ñoä quay 500 voøng/ phuùt.  Khi ñaàu ñoïc ôû vò trí ngoaøi cuøng thì toác ñoä quay 200 voøng/ phuùt.  Ngoõ ra tín hieäu hình: khoaûng 1 Vpp (75)  Ngoõ ra 2 ñöôøng aâm thanh L, R: khoaûng 1 Vpp.
  • 9. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử II. SÖÏ GIOÁNG NHAU VAØ KHAÙC NHAU CUÛA TÍN HIEÄU CD, VCD: 1) Lưu đồ xử lý tín hiệu CD VCD: Hình II.1: Lưu đồ xử lý tín hiệu CD_VCD. Từ lưu đồ trên, ta thấy được giữa 2 kỹ thuật xử lý tín hiệu CD và VCD khác nhau chỉ ở khâu đầu tiên bắt đầu xử lý. Đối với CD thì tín hiệu Analog Audio được lấy mẫu ở tần số 44,1 KHz, mỗi lần lấy mẫu là 16 bit. Sau đó sẽ được lượng tử hóa và biến đổi thành chuỗi tín hiệu số. Đối với VCD thì được mã hóa theo tiêu chuẩn MPEG_1, phần này sẽ được trình bày trong chương IV. Tín hiệu sau khi ra khỏi khối này cũng là một chuỗi tín hiệu số. Còn các khâu xử lý tín hiệu số còn lại là hoàn toàn giống nhau như: Định dạng khung, Qui tắc sửa lỗi CIRC, Tín hiệu C và D, điều biến EFM, bit trộn, từ đồng bộ, điều biến NRZI, phần này được trình bày ở các mục tiếp theo chương này. Đến đây dữ liệu mới được trực tiếp ghi lên đĩa. 2) Cấu trúc dòng dữ liệu: Như đã trình bày ở phần trên, quá trình xử lý tín hiệu CD, VCD chỉ khác nhau ở khâu bắt đầu xử lý, nhưng đến khâu bắt đầu xử lý tín hiệu số như địng dạng khung là hoàn toàn giống nhau. Tức là để hình thành 1 FRAME (khung) thì có 24 Symbol (mỗi Symbol là 8 bit) dữ liệu và thời gian để dữ liệu hình thành 1 FRAME là hoàn toàn giống nhau. Sau đó để tiện phân tích các khâu trong quá trình xử lý tín hiệu CD VCD ghi lên đĩa, nên chúng tôi chỉ phân tích quá trình xử lý tín hiệu CD.
  • 10. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Ở phần trên, đã trình bày1 FRAME thì có 24 Symbol nên muốn hình thành 1 FRAME thì phải có 6 lần lấy mẫu ứng với tín hiệu âm thanh Stereo. Do đó để hình thành 1 FRAME đầy đủ thì mất một khoảng thời gian S KHZ 05,136 1,44 1 x6  Các khâu xử lý tiếp theo được diễn tả ở dòng dữ liệu như ở hình II.2. Hình II.2: Cấu trúc dòng dữ liệu Trong hìnhI I.2 thì 1 FRAME trong quá trình xử lý được cộng thêm vào 9 Symbol (trong đó có 8 Symbol chiếm mục đích sửa lỗi và 1 Symbol tín hiệu C và D. Lúc này, trong 1 FRAME có 33 Symbol. Tiếp theo là điều biến và cộng thêm vào các bit trộn. Sau đó cộng từ (word) đồng bộ 24 bit và 3 bit trộn. Do đó, cuối cùng trong 1 FRAME có tất cả 588bit. Với 588 bit này và thời gian hình thành 1 FRAME ta tìm được tốc độ bit là MHZ S bit 321,4 05,136 588   III. PHƯƠNG PHÁP SỬA LỖI CIRC:(Cross Interleave Reed Selomon code): Mặc dù việc xử lý tín hiệu số được thiết lập để loại bỏ các sai sót về xử lý tín hiệu, nhưng việc truyền dòng dữ liệu tới bề mặt đĩa gốc, vẫn còn phụ thuộc vào mối quan hệ vật lý giữa bộ phận ghi và mặt đĩa. Nó cũng có thể dẫn đến những sai sót dữ liệu do 2 nguyên nhân.  Do bề mặt đĩa có bụi, vết dấu tay, trầy xước.
  • 11. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử  Những biến đổi về cơ làm mất tính đồng bộ trong việc ghi tín hiệu số sai khác bit dữ liệu. Do vậy quá trình sửa sai là quá trình rất quan trọng và phức tạp. Đối với CD, VCD,… Người ta dùng mã xen chéo Reed Solomon (CIRC) làm mã sửa sai. Trong quá trình thực hiện xử lý tính hiệu số, người ta cũng đưa đến kết luận có 2 loại lỗi xảy ra: Lỗi thứ I là lỗi chỉ xảy ra trên 1 Symbol đơn còn gọi là lỗi ngẫu nhiên (Ramdom). Lỗi thứ II là lỗi xảy ra từ 2 Symbol trở lên trong 1 frame của 1 kênh gọi là lỗi chùm (burst). 1) Sửa lỗi Ramdom: Lỗi Ramdom là lỗi chỉ xảy ra trên 1 Symbol đơn, trong quá trình sửa lỗi thì mã bị lỗi sẽ được phát hiện, vị trí lỗi được xác định và công việc sửa sai sẽ thực hiện. Do vậy công việc phát hiện và sửa lỗi không đơn giản chút nào. Để phát hiện được lỗi này và sửa lỗi. Thì đối với kỹ thuật CD, VCD người ta dùng phương pháp sửa lỗi Reed Solomon. Phương pháp sửa lỗi Reed Solomon khôâng sửa lỗi trực tiếp dựa trên các bit mà nó sửa lỗi dựa theo các symbol. Vì vậy phương pháp sửa lỗi Reed Solomon sử dụng một mã loại khác gọi là tác nhân cân bằng (mã cân bằng) được cộng xen vào. Để dể hiểu trong phương pháp sửa lỗi Reed Solomon này, ta chỉ ví dụ dòng dữ liệu gốc cóù 4 Symbol( Thực tế phương pháp sửa lỗi Reed Solomon sử dụng trong CD, VCD người ta dùng 12 symbol trong 1 mã cân bằng). Nguyên lý sửa lỗi 4 symbol này có thể được miêu tả dưới dạng lưu đồ. DỮ LIỆUGỐC (Original Data) A = 4 B = 3 C = 2 D = 1 DỮ LIỆU GIẢI MÃ (Decoded Data) A’ = 2 B’ = 3 C’ = 2 D’ = 1 P’ = -10 Q’= -20 PHẦN TỬ CÂN BẰNG (Parity) A + B + C + D + P = 0 A + 2B + 3C + 4D + Q = 0 P = -10 Q = -20 HỘI CHỨNG (Syndrome) S0 = A’ + B’ + C’ + D’ + P’ = -2 S1 = A’ + 2B’ + 3C’ + 4D’ + Q’ = -2 S0 = S1 = -2 = a PHÁT HIỆN LỖI (Erroor Detection) A’= A + a  A = A’ – a
  • 12. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Hình I.3: Lưu đồ phương pháp sửa lỗi Reed Solomon. Giả sử dòng dữ liệu gốc có 4 symbol: A, B, C, D thì qui tắc sửa lỗi Reed Solomon dùng 2 loại mã cân bằng P và Q được ấn định sao cho hệ phương trình sau đây thỏa mãn phương trình sau: A + B + C + D + P = 0 (1) A + 2B + 3C + 4D + Q = 0 (2) Giả định các tín hiệu được thu nhận sau quá trình xử lý là A’, B’, C’, D’, P’ vàø Q’ nếu các Symbol thu nhận không có lỗi thì chúng thỏa mãn phương trình (1) và (2). Tuy nhiên khi có lỗi xảy ra cả hai phương trình trên đều không thỏa mãn và kết quả tương ứng chúng khác 0. Do đó sẽ hình thành nên các phương trình (3) và (4). S0 = A’ + B’ + C’ + D’ + P’ = 0 (3) S1 = A’ + 2B’ + 3C’ + 4D’ + Q’ = 0 (4) S0, S1 được gọi là hội chứng (Syndrome). Chính những hội chứng S0, S1 này xác định được vị trí của lỗi xảy ra. Bây giờ ta giả sử rằng có 1 trong 4 Symbol trên bị sai. Ví dụ Symbol A’ chẳng hạn:A’ =A + Ea (5) Thành phần lỗi nằm trong tín hiệu phát. Còn các Symbol còn lại không có lỗi như vậy lấy phương trình (5) thay vào (3), (4) ta có: A + Ea + B + C + D + P = S0 (6) A + Ea + 2B + 3C + 4D + Q = S1 (7) Từ 2 phương trình này ta thế số dữ liệu ban đầu vào được: S0 = S1 = Ea lỗi đã được phát hiện. Để sửa lại Symbol A’ đúng với Symbol ban đầu thì việc sử dụng rất dễ dàng bởi phương trình. A = P - B – C – D Hoặc A = A’ -Ea Do đó giá trị thật của A sẽ được tìm thấy. Tương tự Symbol B,C,D lần lượt bị lỗi cũng có thể phát hiện được. Sau đây là bảng tóm tắt khi lỗi xảy ra trên từng Symbol: Khi S0 = S1 = 0 : không có lỗi xảy ra. S0 = S1 = const : A’ là dữ liệu lỗi. 2S0 = S1 : B’ là dữ liệu lỗi. 3S0 = S1 : C’ là dữ liệu lỗi. 4S0 = S1 : D’ là dữ liệu lỗi. Đến đây chỉ biết được vị trí lỗi của từng Symbol bị sai. Nếu như mã cân bằng bị lỗi thì việc sửa lỗi các Symbol trên không thể thực hiện được, nhưng thật may mắn từ phương trình (5), (6) cũng phát hiện được lỗi. Khi mã cân bằng bị sai được kết quả như sau:  Nếu P lỗi khi S0 = Ep và S1 = 0.  Nếu Q lỗi khi S0 = 0 S1 = Eq.
  • 13. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Như vậy nhờ vào sự kiểm tra mối liên hệ giữa các hội chứng S0, S1 thông qua hai mã cân bằng P và Q, lỗi nằm tại vị trí nào sẽ được xác định và dữ liệu thật sẽ được tìm ra. 2) Sửa lỗi brust: Lỗi Brust là lỗi xảy ra từ 2 Symbol trở lên trong 1 frame của 1 kênh .Lỗi brust này thường xảy ra trên các vết trầy …Do đó nếu dữ liệu ghi trực tiếp thì các lỗi brust cũng thường xuyên xảy ra, mà việc tìm kiếm xem dữ liệu nào bị lỗi là điều không thể thực hiện, dẫu biết rằng có sự tồn tại của lỗi. Để giải quyết các lỗi này người ta đã dùng kỹ thuật đan xen dữ liệu (Cross interleave). Mục đích của việc đan xen là biến đổi lỗi brust thành lỗi Ramdom mà phương pháp sửa lỗi Reed Solomon xử lý rất hữu hiệu. 3) Qui tắc reed solomon trong kỹ thuật đan chéo CIRC:(cross interleave reed solomon code) Qui tắc kỳ diệu Solomon với 2 mã cân bằng C1 và C2 đã thực hiện ngoạn mục công việc sửa lỗi, trong sự kết hợp với nghệ thuật đan chéo các dữ liệu. Đối với các chùm lỗi kép tương đối ngắn, CIRC có khả năng giải quyết sạch sẽ. Đối với các chùm lỗi cực dài (vết xước trầm trọng), người ta thực hiện một phương pháp đan xen khác phức tạp hơn. Nói chung, hệ thống sửa lỗi trong hệ thống CD ngày nay đã được cải tiến rất cao. Dưới đây sẽ giải thích trình tự của CIRC được sử dụng trên thực tế, trong phạm vi giải quyết các chùm lỗi tương đối ngắn.
  • 14. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử HÌNH I.4: Qui tắc sửa lỗi CIRC đối với lỗi ngắn. Chú thích đầu vào sơ đồ hình 3:  L6 o, R6 o được hiểu là:  L: từ dữ liệu mẫu kênh trái; R: từ dữ liệu mẫu kênh phải.  6: Biểu tượng của qui ước “6 từ dữ liệu mẫu lấy ở mỗi kênh cho mỗi khung”  o: Chỉ ra trật tự dữ liệu mẫu (0, 1, …….., 5) trong một khung (theo chiều đứng).  L6 o, R6 o là các từ dữ liệu mẫu chẵn. S’1 S’2 S’3 S’4 S’5 S’6 S’7 S’8 S’9 S’10 S’11 S’12 Q’13 Q’14 Q’15 Q’16 S’17 S’18 S’19 S’20 S’21 S’22 S’23 S’24 S’25 S’26 S’27 S’28 P’29 P’30 P’31 P’32 S120.A L60 S120.B S120+1.A R60 S120+1.B S120+2.A L60+1 S120+2.B S120+3.A R60+1 S120+3.B S120+4.A L60+2 S120+4.B S120+5.A R60+2 S120+5.B S120+6.A L60+3 S120+6.B S120+7.A R60+3 S120+7.B S120+8.A L60+4 S120+8.B S120+9.A R60+4 S120+9.B S120+10.A L60+5 S120+10.B S120+11.A R60+5 S120+11.B D D D D D D D D D D D D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 14D 13 12D 11D 10D 9D 8D 7D 23D 22D 21D 20D 19D 18D 17D 16D 15D 27D 26D 25D 24D D D D D D D D D D D D D D D D D C2 C1 Xáo trộn dữ liệu c ủa các từ dữ liệu mẫu lẻ: L60+1, R60+1 L60+3, R60+3 L60+5, R60+5 Xáo trộn dữ liệu của các từ dữ liệu chẵn: L60, R60 L60+2, R60+2 L60+4, R60+4 Trễ Cổng NOT Dạng tổng quát của tín hiệu ngõ ra Xáo trộn dữ liệu Sửa sai với mã cân bằng C2 Làm trễ Sửa sai với mã cân bằng C1 Dạng tổng quát của tín hiệu ngõ vào Hình VII.8: Trình xử lý CIRC
  • 15. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử  L6 o + 1, R6 o + 1: Theo cách giải thích trên, đây là dữ liệu kênh trái & kênh phải, chiếm trật tự kế tiếp trật tự “o”. đây là các từ dữ liệu mẫu lẻ.  Cùng một cách giải thích cho (L6 o + 2, R6 o + 2),….., (L6 o + 5, R6 o + 5).  S12 o.A, S12 o.B được hiểu là:  S: Ký tự biểu tượng.  12: Chỉ số ký tự biểu tượng lấy ở mỗi kênh cho một khung.  o: Chỉ trật tự cặp “ký tự biểu tượng” trong cùng một khung đứng.  o.A: Chỉ trật tự của “ký tự biểu tượng trên” trong một từ dữ liệu mẫu.  o.B: Chỉ trật tự của “ký tự biểu tượng dưới” trong một từ dữ liệu mẫu.  Tương tự, S12 o + 1.A và S12 o + 1.B là cặp ký tự biểu tượng trên, dưới chiếm vị trí kế tiếp trong khung đứng. Cùng cách giải thích cho các cặp còn lại…… (1) Tại đầu vào mạch CIRC, từng khung dữ liệu gồm 6 từ dữ liệu mẫu kênh trái và 6 từ mẫu kênh phải được tuần tự đưa vào. (2) Trong số 6 từ dữ liệu mẫu của mỗi kênh, các từ đánh số chẵn được phân bố vào đường trễ (Delay) với thời gian trễ là hai khung, và được sắp xếp lại như sơ đồ trình bày. Động tác sắp lại dữ liệu này được thực hiện nhằm tạo lần lượt các khung mới gồm các dữ liệu “đợi chờ” (do chậm qua mạch trễ) hội nhập với các dữ liệu đến sau (cách đó 2 khung và không qua mạch trễ) bắt kịp. Chẳng qua đây là động tác xáo trộn dữ liệu (Scramble). (3) Sau giai đoạn xáo trộn lần đầu, 4 ký tự biểu tượng cân bằng Q của mã Reed Solomon được chèn vào chung với 24 ký tự biểu tượng thuộc khung mới. Như vậy, cho đến lúc này, có tất cả 28 ký tự biểu tượng trong một khung. (4) Kế tiếp sau đó, toàn thể 28 ký tự biểu tượng dữ liệu thuộc khung mới này lại lần lượt được làm trễ với thời trễ tăng dần lên theo qui tắc sau: Gọi D là thời trễ 4 khung.  Ký tự biểu tượng tại hàng đầu tiên của khung sẽ không làm trễ: 0 x D.  Ký tự biểu tượng đứng hàng kế tiếp sẽ được làm trễ: 1 x D.  Ký tự biểu tượng đứng hàng thứ 3 sẽ được làm trễ: 1 x D.  …………………………………….  Ký tự biểu tượng đứng chót (hàng 27) sẽ được làm trễ: 27 x D.  Như vậy, có nghĩa là dữ liệu đến đây đã được phân tán rải rác trên khắp 4 x 27 = 108 khung, theo chu kỳ 4 khung và thời trễ tăng theo cấp số cộng. (5) Sau đó, người ta đưa vào thêm 4 ký tự cân bằng P của mã Solomon để hình thành một khung mới gồm 32 ký tự như sơ đồ minh họa. (6) Kế tiếp người ta cần mẫn xáo trộn dữ liệu lần cuối cùng bằng cách làm trễ xen kẽ nghĩa là cứ cách một hàng, dữ liệu lại được làm trễ với thời trễ là một khung. Cuối cùng tín hiệu đầu vào gồm 24 ký tự cho mỗi khung, đã trở thành 32 ký tự sau các đợt xáo trộn nhờ cộng thêm 8 ký tự cân bằng để sửa lỗi. Ngoài ra khi việc sửa lỗi là khả thi, một giá trị xấp xỉ gần đúng sẽ được nhặt ra từ dữ liệu đúng trước đó và sau dữ liệu sai. Đây là công việc của mạch so sánh và nội suy. Động tác xáo trộn ở mục (2) là cách tạo thuận tiện cho công đoạn sửa lỗi này. Động tác xáo trộn ở mục (6) là phương thức nhằm nâng cao khả năng sửa lỗi đối với các lỗi nhỏ. 4) Giải mã CIRC: Quá trình giải đan xen dữ liệu để sửa lỗi là quá trình ngược lại xử lý CIRC được diển tả như ở hình II.5.
  • 16. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử HÌNH II.5: Giải mã CIRC. IV. TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN VÀ HIỂN THỊ: (C và D: Control and Display Signals) Trong hệ thống CD, các tín hiệu ghi lên đĩa là các pit và flat theo những đường Track không nhìn thấy được. Nó không thực hiện những thao tác bằng tay như ở đĩa nhựa analog. Vì vậy các vị trí đầu bản, hay số bản,…. Và các thông tin 22D 23D 24D 25D 26D 27D 14D 15D 16D 17D 18D 19 20D 21D 5D 6D 7D 8D 9D 10D 11D 12D 13D 1D 2D 3D 4D 2D 2D 2D 2D 2D 2D 2D 2D 2D 2D 2D 2D C1 C2 S’1 S’2 S’3 S’4 S’5 S’6 S’7 S’8 S’9 S’10 S’11 S’12 S’13 S’14 S’15 S’16 S’17 S’18 S’19 S’20 S’21 S’22 S’23 S’24 S’25 S’26 S’27 S’28 S’29 S’30 S’31 S’32 S120A L60 S120B S120+1A L60 S120+1B S120+2A L60+1 S120+2B S120+3A L60+1 S120+3B S120+4A L60+2 S120+4B S120+5A L60+2 S120+5B S120+6A L60+3 S120+6B S120+7A L60+3 S120+7B S120+8A L60+4 S120+8B S120+9A L60+4 S120+9B S120+10A L60+5 S120+10B S120+11A L60+5 S120+11B Dạng tổng quát Của tín hiệu ở ngỏ ra Làm trễ Giải đan xen Sửa sai De- Scrambling(giải xáo trộn) Hình VII.31: Quá trình đanxen dữ liệu để sửa lỗi khi phát lại
  • 17. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử khác liên quan đến nội dung đĩa cần phải đánh dấu bằng tín hiệu C & D (Control and Display). Tín hiệu C & D có 8 bit được đánh dấu P, Q, S, U, V, W. thực tế người ta chỉ mới sử dụng kênh P và Q trong CD, VCD gồm các tín hiệu nội dung đĩa (TOC: Table of Contents) do đó chúng em chỉ chú ý đến 2 kênh này. 1) Định dạng khung: Trong 1 khung thì có 33 bytes trong đó 24 bytes dữ liệu, 8 bytes sửa lỗi và 1 bytes dành cho tín hiệu C & D. trong tín hiệu C &D có 2 kênh Q và W có độ dài ấn định là 98 khung (frame). Vì 1 khung có chiều dài là 136,06s. Do đó tín hiệu C & D có chiều dài là 136,06 x 98 = 13,33 ms(25Hz). Hay nói khác đi đây còn gọi là khung lớn (khối) dữ liệu được diễn tả ở hình II.6: HÌNH II.6. Cấu trúc dữ liệu C&D code và một frame lớn. 2) Kênh P: Kênh P được đại diện 1 bit nằm ở vị trí đầu tiên của tín hiệu C & D được dùng để chỉ vị trí đầu của các bản nhạc từ khung 3 – 39. Bit này lên 1 trong thời gian 2 giây khi đầu đọc đang tại vị trí đầu bản nhạc và trở về “0” trong các trường hợp khác. Ngoài ra, nó còn có giá trị “0” khi đầu đọc nằm ở vùng lead in Area(vùng chứa mục lục các dữ liệu của đĩa. Và thay đổi trạng thái “0” lên 1 hoặc 1 xuống 0 C&D CODE DATA PARITY DATA PARITY PQRSTUVW L0R0L2R2L4R5 Q1Q2Q3Q4 L1R1L3R3L5R5 P1P2P3P4 KHUNG NO 1 2 3 6 7 10 11 82 83 98 P Q R S T U V W S0: MẪU ĐỒNG BỘ S1: MẪU ĐỒNG BỘ OPEN MÃChannelP0hoặc1 CRTQ-DATAADRCONTROL 8 BIT 32 KÝ TỰ BIỂU TƯỢNG (32 x 8 BIT
  • 18. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử với tần số 2Hz trong khoảng 2 – 3 giây khi đầu đọc đang ở vùng dẫn xuất (lead out Area) 3) Kênh Q: Kênh Q đại diện 1 bit nằm ở cột thứ hai trong tín hiệu C & D. kênh này được trình bày khoảng 98 khung [hay được trình bày trong 1 khối (khung lớn)]. Ngoài ra kênh này cho biết nội dung của chương trình TOC nằm ở vùng dẫn nhập. Đồng thời cho biết thời gian trôi qua, số bản nhạc,… nằm ở vùng chương trình, vùng dẫn xuất. Control: (điều khiển) mã điều khiển bao gồm 4 bit được ghi lên khung 3 – 6. Ý nghĩa mã này được trình bày:  0000: tín hiệu CH – 2 không qua mạch tiền nhấn.  1000: tín hiệu CH – 4 không qua mạch tiền nhấn.  0001 tín hiệu CH – 2 đã qua mạch tiền nhấn. ADR (address: địa chỉ) Mã địa chỉ bao gồm 4 bit được ghi lên khung 7 ~ 10. Mã này cho biết nội dung của dữ liệu Q từ khung kế tiếp.  0001 (Mode 1): chuỗi có độ dài 9 hoặc 19 mã đại diện được tạo ra.  0010 (Mode 2): tương ứng với số thứ tự của mục lục.  0011 (Mode 3): tương ứng đường ghi nhạc. Đối với CD hiện nay, ADR được dùng ở mode 1. Do đó, người ta diễn giải nội dung của dữ liệu Q ở mode 1 như sau: (ADR = 0001). Dữ liệu Q: Dữ liệu Q được ghi lên các khung 11 ~ 82. Hình II.7 trình bày dữ liệu Q thuộc vùng dẫn nhập (Lead-In), và hình II.8 cho biết dữ liệu nằm trong vùng chương trình hay vùng dẫn xuất (Lead-Out). S0, S1 CONTROL ADR TNO POINT MIN SEC FRAME ZERO PMIN PSEC PFRAME RC Hình II.7: Dữ liệu Q trong vùng dẫn nhập S0, S1 CONTROL ADR TNO X MIN SEC FRAME ZERO AMIN ASEC APFRAME CRC Hình II.8: Dữ liệu Q trong vùng dẫn xuất và vùng music TNO (Track No): Tương ứng số thứ tự đếm đường ghi, biểu diễn bằng 2 số mã hệ thập phân:  “00” (= 00000000): Vùng dẫn nhập (lead-in track)  “01” ~ “99” (= 00000001 ~ 10011001): Trình bày số thứ tự track.  “AA” (= 10101010): vùng dẫn xuất.  X: Tương ứng mục lục, biểu diễn bằng 2 số thể hiện dưới dạng mã BCD. Nó không được gán cho vùng dẫn nhập.
  • 19. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử  “00”: Tạm dừng giữa các bản nhạc.  “01” ~ “99”: Đếm theo thứ tự số nhánh ghi được phân ra trên một track trong giới hạn hai số mã. ZERO: 8 bit đều có giá trị “0”. MIN, SEC, FRAME: Tiêu biểu cho các số gồm 2 số mã BCD, được dùng để diễn tả thời gian chạy của một bản nhạc. Có giá trị “0” ở khởi điểm của đường ghi. Trong thời gian bản nhạc được phát, giá trị này tăng dần và ở trạng thái tạm dừng: nó giảm; cuối cùng , khi kết thúc, giá trị trở về “0”. Các con số này tăng dần tại vùng dẫn nhập hay dẫn xuất. Thời gian tương đối được trình bày theo mối quan hệ sau: 1 phút (min) = 60 giây(sec) và, 1 giây (sec) = 75 khung (frames). AMIN, ASEC, AFRAME: Tiêu biểu các mã BCD, được kết hợp nhằm để biểu diễn tổng thời gian kể từ lúc mở đầu vùng chương trình. Đây là thời gian tuyệt đối. Các giá trị đều được ấn định về “0” tại lúc bắt đầu vùng chương trình và đường ghi đưa ra giá trị khởi đầu giả định trên đĩa. 1 (AMIN) = 60 (ASEC), 1 (ASEC) = 75 FRAMES POINT, PMIN, PSEC, PFRAME: Thể hiện theo mã BCD, được kết hợp tương ứng với nhau nhằm biểu diễn nội dung của chương trình. Đối với các bài hát lưu trữ trên đĩa, thời gian ghi điểm khởi đầu của bản nhạc được trình bày theo trình tự: từ bài nhạc đầu đến bài nhạc cuối. Số thứ tự bài hát được hiển thị, và thời điểm bài nhạc kết thúc cũng được hiển thị. Phần này trở thành TOC (Table of Contents), nghĩa là bảng nội dung. Mỗi dữ liệu được ghi lập lại lên đĩa 3 lần.  POINT = A0: Các số chỉ phút tương ứng với số thứ tự đếm đường ghi của đầu bản nhạc. PSEC và PFRAME trở về “0”. ìnhDẫnxuất áicủachannelP,Q 2sec f=2Hz Lead- out AA 01 Track4 2sec 04 010102 Actualtime Thờigianthực 03 Track3 00
  • 20. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử  POINT = A1: Các số chỉ phút tương ứng với số tự đếm đường ghi của cuối bản nhạc. PSEC và PFRAME trở về “0”.  POINT = A2: PSEC và PFRAME tiêu biểu cho điểm bắt đầu của đường ghi đi vào vùng dẫn xuất. Hình II.9 sẽ miêu tả trạng thái của P-channel và Q channel trong vùng dẫn nhập (Lead-in), vùng chương trình (Program) và vùng dẫn xuất (Lead-out). Trong vùng dẫn nhập: (Lead-in area) Paphiopedium = 0: Đầu đọc đang đọc nội dung của bản nhạc. TNO = 00: Báo vùng dẫn nhập. Trong vùng chương trình: (Program area) TNO = 01, 02, 03: Báo số thứ tự track đang đọc. Paphiopedium = 1: Đầu đọc đang ở vị trí đầu bản nhạc (trước track 1, track 2,….) khoảng 2 giây. Đồng thời X = 00: Thời gian tạm dừng bản nhạc (khoảng 2 giây). Paphiopedium = 0: Đầu đọc đang đọc
  • 21. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử nội dung bản nhạc, đồng thời X khác 00 để đếm số thứ tự nhánh ghi trên một track. Như vậy khi X = 00: track sẽ được chuyển đổi. Trong vùng dẫn xuất: (Lead-out area) Paphiopedium là dạng xung (…….) với tần số là 2 Hz. Xung này xuất hiện sau thời gian 2 giây, thời gian xuất hiện xung này khoảng 2-3 giây, báo hết chương trình đã được ghi trên đĩa. Lúc này TNO = AA (báo đầu đọc đã ở vùng dẫn xuất). V. CÁCH GHI VÀ ĐỌC DỮ LIỆU CD, VCD BẰNG ĐIỀU BIẾN EFM (Eight to Fourten Modulation): Đối với CD, VCD 1 khung được thành lập bởi 33 ký tự.(1 ký tự có 8 bit) trong đó có 24 ký tự dữ liệu, 8 ký tự sửa sai 1 ký tự cho tín hiệu C & D (Control and Display). Tuy nhiên các tín hiệu ghi lên đĩa là các pit và flat. Do đó nếu 8 bit dữ liệu lớn ghi trực tiếp lên đĩa và phục hồi lại dữ liệu là rất khó khăn vì hệ thống quang học không đáp ứng được về phổ tần. Vì vậy nhà chế tạo đã biến đổi 1 cách khéo léo đó là điều biến EFM. 1) Điều biến EFM: EFM là biến đổi dữ liệu 8 bit thành dữ liệu 14 bit hay nói khác đi là quá trình biến đổi là quá trình thay thế dòng dữ liệu. Việc thay thế này là sự chọn lựa mẫu 28 từ mẫu 214 và phải tuân theo định luật từ 2 đến 10 bit “0” sẽ được chen vào giữa 2 bit “1”. Đây còn gọi là quy luật “2” đến “10”. Trong mẫu 214 thì có tất cả 16.384 mẫu trong đó có 267 mẫu thõa mãn qui luật “2” đến “10”. Đủ đáp ứng 28 = 256 mẫu của mã 8 bit vì vậy việc biến đổi 8 bit thành 14 bit được thực hiện theo bảng chuyển đổi có sẵn ở máy tính. Sau đây là một phần của bảng chuyển đổi hình II.10. Mục đích điều khiển EFM: Thu hẹp được phô tần số, đáp ứng được hệ thống quang học (định được dải tần dữ liệu). Giản thành phần DC DATA BIT 00000000 00000001 00000010 00000011 00000100 CHANNEL BIT 01001000100000 10000100000000 10010000100000 10001000100000 01000100000000 8 BIT 11111011 11111100 11111101 11111110 11111111 14 BIT 10001000010010 01000000010010 00001000010010 00010000010010 00100000010010 Hình II.10: Bảng đổi mã theo quy luật chỉ tồn tại từ 2 đến 10 bit “0” được “kẹp” giữa 2 bit “1”
  • 22. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử 2) Sự ghép các bit: (Menging bit: bit trộn). Sau khi điều biến 8 bit thành 14 bit. Kế tiếp là sự phối hợp lại các mãng dữ liệu liên tiếp nhau thì có thể là không thỏa điều kiện của quy luật “2” đến “10”. Do đó trong quá trình điều biến EFM người ta phải cộng thêm 3 bit trộn. Ví dụ: khi bit cuối cùng của mãng dữ liệu đứng trước và bit đầu tiên của mãng dữ liệu theo sau đều là “1” thế là sự phối hợp của các bit không còn thỏa mãn. Lúc này vệt không giám sát phát hiện, và 3 bit ghép có giá trị “0.00” sẽ được điền vào để đáp ứng đúng yêu cầu. Được biểu diễn dưới dạng hình II.11: Các bit thêm vào 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 * * * 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 -1 +2 –7 +2 –2 +2 –2 +2 –3 Cách 1 to t1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 -1 +2 -7 +5 -2 +2 -2 +3 Cách 2 t0 t1
  • 23. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử CHƯƠNG III PHÂN TÍCH HỆ THỐNG MÁY CD, VCD I. SƠ ĐỒ KHỐI CƠ BẢN CỦA ĐẦU ĐỌC CD, VCD:  Sơ đồ khối CD: Sơ đồ khối VCD:
  • 24. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử
  • 25. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Từ 2 sơ đồ khối hình III.1 và hình III.2, chúng ta thấy được giữa máy đọc đĩa hình VCD và máy hát đĩa nhạc CD là hoàn toàn giống nhau ở các khối:  Hệ thống cơ khí.  Cụm quang học.  Khối servo.  Khối DSP.  Khối nguồn cung cấp. Nhưng bên cạnh đó mày đọc đĩa hình VCD cũng khác với máy đọc đĩa hát CD. Nghĩa là máy đọc đĩa hình có thêm phần giải mã hình ở phần sau khối DSP.Như đã biết, mày đọc đĩa hình ra đời sau máy đọc đĩa hát CD. Nên đối với máy đọc đĩa hình VCD người ta đã chế tạo thêm chức năng đọc đĩa CD. Nghĩa là máy VCD đọc được đĩa CD. Ngược lại thì máy CD cũng vẫn đọc VCD như báo bản tốt, nhưng không có âm thanh và hình ảnh ở ngõ ra. Do đó với máy CD muốn đọc được đĩa VCD thì phải gắn thêm bộ phận có chức năng giải mã tín hiệu nén âm thanh và hình ảnh (Card: giải nén). Phần này sẽ được trình bày rõ trong chươngIV và V. Trong chương này chỉ trình bày các phần chung cơ bản máy CD, VCD. II. KHỐI LASER PICK UP: 1) khái niệm: Đây là một trong những khối quan trọng nhất trong hệ thống playback. Có chức năng đọc dữ liệu thông tin giống như là đầu từ, đầu kim dùng đọc lại đĩa hát và băng ghi âm thông thường. Nhưng có độ chính xác, độ tin xảo cao hơn. 2) Sơ đồ khối:
  • 26. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Hình III.3: Sơ đồ khối Laser pick up. 3) Chức năng của từng thấu kính:  Laser Diode: Bộ phận này dùng để tạo ánh sáng Laser, bước sóng của ánh sáng Laser là  = 780nm. -Hình dạng Diode Laser: Diode Laser có hình dạng ba chân, trong đó gồm một chân chung, một chân dành cho Diode LD, một chân dành cho Diode MD. -Ký hiệu Diode Laser: LD: Laser Diode: Dùng để phát ra tia Laser cung cấp cho cụm quang học và Diode MD. MD: Monitor Diode: Diode giám sát: Nhận ánh sáng từ Diode Laser tới, cấp cho mạch APC (Automatic Power Control: Tự động điều chỉnh công suất tia sáng). Ký hiệu:
  • 27. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử  Lưới nhiễu xạ (Ddiffraction Grating): Khi một tia sáng Laser được xuyên qua lưới nhiễu xạ, một tia chính và hai tia phụ hình thành bằng cách tận dụng hiện tượng nhiễu xạ của tia Laser.  Bán lăng kính và lăng kính phân tia: Bán lăng kính (Half Prism) được sử dụng cho phân cực thẳng. Lăng kính phân tia (Beam Splitter) được dùng cho phân cực vòng. Bán lăng kính cho phép truyền ánh sáng theo tỷ lệ 50% theo hướng truyền đi và 50% theo hướng vuông gốc. Thấu kính phân tia có nhiệm vụ truyền toàn bộ 100% ánh sáng phụ thuộc vào gốc phân cực của ánh sáng. Khi sử dụng ánh sáng phân cực thẳng, giả sử rằng số lượng ánh sáng từ thời điểm mà nó xuyên qua lưới là 100%, nó bị giảm đi 50% do đi qua bán lăng kính, 25% khi đến Photo Detector theo bán lăng kính một lần nữa. Mặt khác, trong việc sử dụng phân cực vòng, khi
  • 28. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử góc phân cực thay đổi do sự tán xạ đôi của đĩa, số lượng ánh sáng đi tới Photo Detector bị giảm.  Thấu kính chuẩn trực (Collimator Lens): Ánh sáng đi qua bán lăng kính hoặc bộ tách tia được sửa dạng thành một chùm tia song song bởi thấu kính chuẩn trực.  Phiến đổi hướng (/4 Wave Lens Plate): Phiến đổi hướng /4 được chế tạo bởi tinh thể có tính dị hướng, chiết xuất của chúng thay đổi theo hướng ánh sáng. Aùnh sáng xuyên qua phiến này sẽ bị lệch pha 900 so với thành phần nguyên thủy. Do đó, ánh sáng phân cực thẳng được đổi thành phân cực vòng và ngược lại ánh sáng phân cực vòng được đổi thành phân cực thẳng.  Vật kính (Objective Lens): Thấu kính này được dùng để hội tụ tia Laser trên bề mặt đĩa, thấu kính này được điều khiển bởi hai cuộn dây: Cuộn Focus và cuộn Tracking, khoảng cách giữa thấu kính và bề mặt đĩa được điều chỉnh bởi cuộn hội tụ. Cuộn dây hoạt động sao cho thấu kính dịch chuyển theo tín hiệu bề mặt đĩa.  Thấu kính lõm (Concave Lens): Thấu kính này được dùng để giảm đi ảnh hưởng của sự biến đổi theo chiều dài của đường dẫn ánh sáng trên Photo Detector (Bộ tách quang) do sự thay đổi khoảng cách giữa vật kính và bề mặt đĩa.  Các thấu kính hình trụ (Cylinder Lens): Thấu kính này được sử dụng trong khối nhận diện Focus. Tia sáng xuyên qua thấu kính này ban đầu biến dạng thành hình Elip theo chiều dọc, sau đó biến thành vòng tròn và cuối cùng là Elip theo chiều ngang. Quá trình biến đổi của chùm tia được minh họa như sau: Hình III.6: Dạng tia sáng khi đi qua thấu kính hình trụ Khi khoảng cách giữa vật kính và bề mặt đĩa thay đổi, vị trí này sẽ thay đổi.  Bộ tách quang (Photo Detector) hay Ma trận Diode: Đối với loại Photo Detector hoạt động theo phương thức 3 tia, người ta sử dụng 6 cảm biến, cấu trúc của Photo Detector như hình III.7. Một tia chính xuyên qua thấu kính hình trụ và rơi vào tổ hợp của các cảm biến A, B, C và D mà ngõ ra có thể nhận diện được sự sai lệch Focus. Tia phụ rơi trên các cảm biến E và F cung cấp cho ngõ ra tín hiệu Tracking. Ngoài ra, dữ liệu ghi trên bề mặt đĩa được lấy ra là tổng các cảm biến A, B, C và D lên vị trí mà tia chính rơi.
  • 29. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Hình III.7: Photo Detector 4) Nguyên lý hoạt động: Khi cấp nguồn cho lade. Lade sẽ phát ra ánh sáng hồng ngoại có  = 780m. Ánh sáng này được đưa qua thấu kính chuẩn trực, qua thấu kính nhiễu xa (cả 2 thấu kính này nằm trong lưới nhiễu xạ). Thấu kính này chia tia lade thành 3 tia riêng biệt như hình III.8. Trong đó tia chính (tia giữa) là tia có cường độ mạnh nhất được dùng để đọc dữ liệu ở vệt pit và flat. Hai tia còn lại có cường độ yếu hơn được dùng để giám sát phía trước, sau tia chính. Ba tia này đi tiếp qua bán lăng kính (lăng kính phân tách tia). Mục đích của lăng kính này về cơ bản là bộ phận chia quang học, cho đi qua hay phản xạ phụ thuộc vào sự phân cực của ánh sáng lade. Mặt phẳng phân cực từ ánh sáng phát ra cho phép nó truyền thẳng qua lăng kính lên bản toàn sáng ¼. Phần tử này, thực chất là mặt phẳng phân cực của tia phát ra. Tầm quan trọng là ở chổ nó cũng ảnh hưởng đến tia phản xạ và tất cả thay đổi trong mặt phẳng phân cực sẽ cho phép lăng kính chia tia phản xạ từ các tia phát ra. Sau khi qua bản toàn sóng ¼ tia lade đi qua phần tử cuối cùng của tuyến phát xạ là thấu kính hội tụ. Thấu kính hội tụ là Tia chính Tia Tracking Hình III.8:Thấu kính cách tử nhiễu xạ tách tia LASER thành nhiều tia nhiều tia
  • 30. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử chi tiết mà người sử dụng dễ dàng nhận ra nhất vì nó là chi tiết được lộ ra ngoài. Thấu kính này hoạt động nhờ hệ thống servo tiêu điểm. Khi tia sáng lade đập vào đĩa thì có một phần ánh sáng sẽ phản xạ toàn phần trở lại (tùy theo pit hay flat mà tia laser tán xạ hay phản xạ). Đường đi của tia phản xạ trở lại cũng giống như đường đi tia phát xạ, như đến bán lăng kính thì tia phản xạ này ra khỏi sẽ bị lệch một gốc 900 . Sau đó qua thấu kính lồi đến thấu kính hình tụ. Thấu kính này có chức năng trong việc dò hội tụ của tia lade bằng chùm tia nhận được. Nó cho ra chùm tia thay đổi hình dạng như ở hình III.13. III. KHỐI RF AMP: (RADIO FREQUENCY) 1) Khái niệm: Hoạt động thành công của chùm tia lade sẽ tạo nên tín hiệu RF Playback từ photodiot.Tín hiệu RF là tổ hợp của nhiều sóng sin khác nhau về tần số. Mặc dù với tình huống lý tưởng là bản sao chính xác tín hiệu EFM của mạng ở đầu ra nhưng phải chấp nhận có sự sai lệch do những nguyên nhân sau:  Độ bằng phẳng của đĩa: có ảnh hưởng trầm trọng các vấn đề tụ tiêu.  Bụi bẩn trên bề mặt của đĩa có thể làm cho ánh sáng lade trên bề mặt đĩa sẽ thay đổi.  Độ mở kích thích chùm tia lade trên bề mặt pit rộng hơn, chính pit đó làm cho đáp tuyến mất lý tưởng.  Thời gian đáp ứng của servo hội tụ đạt được qua mạch điện tử nên không thể đáp ứng ngay lập tức.  Hình dạng của pit không phải vuông gốc mà là lượng tròn dẫn đến tín hiệu EFM thu được từ photodiot không còn là sóng vuông.  Chính vì vậy mà tín hiệu thu được từ mãng photodiot là các dạng sóng sin tổ hợp có tần số khác nhau từ 196 – 720 KHz tương ứng với thời gian 3T – 11T tuân theo định luật 2 đến 10 . Có thể tính được như sau: 4,321 MHz/(3x2) = 720KHz 4,321MHz/(11x2) = 196Khz Trong đó 4,321MHz là tốc độ truyền bit. Vì do 2 chu kì liên tiếp là 3T hoặc 11T mới hình thành sóng sin đầy đủ. 2) Sơ đồ khối:
  • 31. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Hình III.9: Sơ đồ khối RF AMP. 3) Chức năng các khối: Khối I-V Comverter: Có nhiệm vụ biến đổi dòng điện chạy qua photodiode thành điện áp ở ngõ ra. Khối Adder: Có nhiệm vụ cộng 2 mức điện áp ở đầu vào đưa đến ngõ ra. Khối Wave Shaper và Asymmetry: Có nhiệm vụ đổi tín hiệu RF ở ngõ ra thành chuỗi số nhi phân để cung cấp cho mạch xử lý tín hiệu số. 4) Nguyên lý hoạt động: Trong chế độ play bình thường, chùm tia lade phản chiếu từ mặt đĩa được thu nhận bởi mạng photodiode ở khối laser pick up. Đây là hệ thống 3 tia do đó dữ liệu thông tin được thu nhận bởi 4 photodiode A, B, C, D. Tại đây dữ liệu thu được ở dạng dòng điện chạy qua photo diode, Vì vậy để dễ xử lý, tín hiệu này được chuyển sang dạng điện áp bởi khối I-V Convert qua đến khối Adder, ở ngõ ra khối này là tín hiệu tổ hợp các dạng sóng sin có tần số khác nhau trong khoảng 196 – 720KHz gọi là dữ liệu RF. Để dễ dàng trong việc xử lý, tín hiệu RF được đổi sang dạng tín hiệu số bởi khối Wave Shaper. Dữ liệu sau khi ra khối này là các chuỗi số nhị phân 0 (mass) và 1 (Vcc).Và tín hiệu ở ngõ ra cũng được đưa đến khối Asymmetry hồi tiếp âm trở về. Mục đích của việc hồi tiếp này là để thu nhận dữ liệu 1 cách chính xác. IV. KHỐI DATA STROBE: 1) Khái niệm: Khối này có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu nhị phân ở ngõ vào thành dữ liệu EFM ở ngõ ra và tách tín hiệu đồng bộ khung, bit clock . 2) Sơ đồ khối:
  • 32. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Hình III.10: Sơ đồ khối data strobe. 3) Nhiệm vụ và hoạt động của từng mạch: 1. Mạch data strobe: Có nhiệm vụ tách các bit clock được đồng bộ hóa với dữ liệu từ các tín hiệu EFM. Mặc dù các mạch Servo vẫn hoạt động chính xác nhưng dữ liệu đã tái tạo trong CD sẽ chứa các thành phần biến động (Fitter Elements). Mạch data strobe sẽ tách các bit clock chứa cùng những biến động trong dữ liệu được tạo ra. Việc ngăn ngừa biến động gây ra dao động đọc sai nhiều bit 0 liên tiếp được thực hiện, sơ đồ mạch Data Strobe có thể được mô tả như hình III.11: Hình III.11 Sơ đồ khối của mạch data trobe. Từ sơ đồ trên ta có thể biểu diễn dưới dạng sóng như sau:
  • 33. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử 2. Mạch giải mã NRZI: Mạch này có nhiệm vụ biến đổi dạng sóng EFM thành dữ liệu EFM. Điều này cho phép tín hiệu được giải mã bởi các bit clock gởi cùng với tín hiệu EFM từ mạch Data Strobe gởi đến, ta có thể miêu tả dạng sóng của mạch này như sau: 3. Mạch syncode dectecter: (Mạch tách tín hiệu đồng bộ và mạch bảo vệ) Tín hiệu được gởi từ mạch Data Strobe là chuỗi data các số “0” và “1” nối tiếp. Nó không thể cho biết điểm bắt đầu của dữ liệu. Dữ liệu này được gom lại theo mã 588bit trong một khung, đồng thời tín hiệu đồng bộ được cộng thêm ở trước đó. Tín hiệu đồng bộ có kiểu mẫu với bề rộng xung là 11T – 11T tín hiệu này không được dùng trong dữ liệu âm nhạc.
  • 34. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Tuy nhiên, dạng tín hiệu tương tự tín hiệu đồng bộ có thể xuất hiện do sự trầy xước của đĩa,… Mạch bảo vệ tín hiệu đồng bộ hoạt động để lấy ra các tín hiệu tương tự như thế để bổ xung vào phần tín hiệu đồng bộ bị mất: Mạch này ta có thể mô tả sơ đồ khối như hình III.12: Hình III.12:Sơ đồ khối Syncode detecter Sync Signal Pattem Detector: Mạch nhận dạng mẫu tín hiệu đồng bộ. Supplementary Singnal Genarator: Bộ tạo tín hiệu bổ phụ. Time Gate Generator: Bộ tạo cổng thời gian. Mạch này nhận diện tín hiệu đồng bộ theo mẫu 11T – 11T, tín hiệu nhận diện được lấy theo từng khung. Từ tín hiệu này, tín hiệu cổng thời gian được tạo ra để quan sát tín hiệu đồng bộ và bù vào phần tín hiệu đồng bộ đã mất, hoặc bị sai. V. KHỐI XỬ LÝ TÍN HIỆU DSP (DIGITAL SIGNAL PROCESSER): 1) Khái niệm: Khối xử lý tín hiệu số là một trong những khối tương đối quan trọng trong máy CD,VCD,… Khối này xử lý rất nhiều chức năng như là: Giải mã EFM, giải đan xen (De Interleave) sửa sai, tách mã phụ. 2) Sơ đồ khối:
  • 35. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Hình III.13: Sơ đồ khối DSP. 3) Chức năng các khối: Khối EFM Demodulation: khối này có nhiệm vụ kết hợp với ROM để giải điều chế EFM và tách bỏ các bit trộn. RAM: Có nhiệm vụ là loại trừ bất ổn, giải đan xen và lưu trữ mã phụ. Separation Error Correction và sub code: có nhiệm vụ sửa sai các tín hiệu bị sai và tách mã phụ. 4) Nguyên lý hoạt động: Dữ liệu EFM ở ngõ ra khối data Strobe là các chuỗi nhị phân 0 hoặc 1. Dữ liệu này được đưa vào khối EFM Demodulation. Tại đây dữ liệu được tách bỏ các bit trộn. Đồng thời, khối này cũng kết hợp với ROM để giải điều chế EFM. Ở chương II đã nói rõ cách điều biến EFM và giải điều biến EFM vì vậy ở đây ta chỉ phân tích kỹ thuật giải điều biến EFM. Do đó để giải điều biến EFM (tức là biến đổi 14 bit EFM thành 8 bit thông tin), ta phải lập bảng chuyển đổi 14 – 8 bits được nạp vào ROM để biến đổi dữ liệu từ 14 bits thành 8 bits. Sau đó đọc dữ liệu tương ứng từ ROM nhưng trong bảng chuyển đổi. Sau khi dữ liệu EFM được tách loại bỏ các bit trộn ra và giải điều chế EFM. Dữ liệu thông tin này được đưa đến khối RAM. Tại đây dữ liệu sẽ được giải đan xen bằng cách điều khiển khi nào ghi, khi nào đọc bởi CIRC. Đồng thời RAM cũng có chức năng lưu trữ mã phụ. Dữ liệu ra khỏi RAM được đưa đến mạch sửa sai (Error Correction) tại đây dữ liệu sẽ được sửa lại đúng dữ liệu ban đầu nếu dữ liệu có sai trên đường truyền. Sau đó đưa qua mạch Subcode Separation để tách mã phụ đưa đến hệ thống điều khiển Servo, nếu máy CD thì dữ liệu sẽ đến khối DAC để biến đổi trở lại về dạng âm thanh analog ban đầu. Còn máy VCD thì dữ liệu sẽ được đưa đến mạch giải nén MPEG (Mạch này sẽ được trình bày rõ ở chương IV). VI. CÁC LOẠI MẠCH SERVO: Trong hệ thống máy phát lại CD, VCD, … Có 4 loại mạch Servo, được trang bị để đảm bảo đọc các pits và flats đã được ghi lên đĩa một cách chính xác. Đó là
  • 36. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Focus Servo, Tracking Servo, Sled Servo, Spindle Servo. Dưới đây sẽ phân tích từng mạch Servo trong hệ thống 3 tia. 1) Mạch Focus Servo: 1. Khái niệm: Để nhận biết sự hội tụ người ta sử dụng biện pháp loạn thị bằng cách dùng một thấu kính hình trụ có đặc tính thay đổi hình dạng chùm tia từ hình elip dọc qua hình tròn rồi đến hình elip ngang như ở hình III.14.
  • 37. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Mạch Focus Servo được sử dụng để dịch chuyển thấu kính theo chiều thẳng đứng nhằm đạt được sự hội tụ chính xác của tia lade trên mặt đĩa CD, VCD. 2. Sơ đồ khối Focus Servo: Cụm quang học RF Photo Detector B+D I-V Converter Focus Blance Adder Comparation (cộng ) (So sánh) FOK detection Block Vref FZC Detection bolck (Khối dò tách tín hiệu FOK) FOK
  • 38. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử 3. Chức năng các khối: Focus Search: Có chức năng dò điểm hội tụ ban đầu khi có đĩa. I-V-Comvert: Có chức năng đổi dòng điện ngõ vào sang điện áp ở ngõ ra. FE (Focus Error): Tín hiệu sửa sai hội tụ có chức năng so sánh hai ngõ vào A + C, B + D. Nếu có sự chênh lệch về mức điện áp ngõ vào thì ngõ ra sẽ xuất hiện một mức điện áp dò hội tụ cho đến khi 2 tín hiệu này bằng nhau, tín hiệu ngõ ra được đưa đến mạch IC Servo để sửa dạng hội tụ. FOK (Focus OK): Có chức năng tạo ra một tín hiệu dùng để xác định đầu lade nằm trên mặt phản chiều của đĩa, tín hiệu này có mức cao khi chùm tia lade hội tụ trên đĩa. Mạch FZC (Focus Zero cross): Có chức năng theo dõi khi tín hiệu vừa sai hội tụ tiến tới 0. Mạch này thường phối hợp với mạch FOK xác định thời điểm nào thì điều chỉnh hội tụ. 4. Nguyên lý hoạt động: Khi bắt đầu Play thì việc đầu tiên của mạch Focus Servo là điểm hội tụ ban đầu cần phải đạt được hay nói khác đi là dịch chuyển thấu kính lên xuống theo trục thẳng đứng. Do vậy khối hoạt động đầu tiên trong mạch Focus Servo là khối tìm kiếm hội tụ (Focus Search). Để thực hiện việc này thì vi xử lý xuất lệnh ra để điều khiển Swich S1 về vị trí b. Tiếp theo xuất lệnh điều khiển cho khối Focus seach để cho ra dạng sóng và dịch chuyển thấu kính như ở hình II .16.
  • 39. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Hình III. 16:Khối hoạt động dò tìm focus Khi đã phát hiện có tín hiệu RF hay ngõ ra của FOK chuyển mức, thì vi xử lý xuất lệnh chuyển Switch về vị trí a, lúc này là chế độ phát bình thường. Ngược lại nếu không nhận được tín hiệu FOK chuyển mức thì vi xử lý xuất lệnh cho hệ thống ngừng hoạt động. Ơû chế độ play bình thường. Tín hiệu nhận được từ mang Photodiode qua khối I-V-Convert để biến đổi tín hiệu từ dòng điện sang điện áp rồi đưa để mạch FE để tạo ra tín hiệu cho phép vật kính dịch chuyển từ vị trí giữa đi lên hoặc xuống theo chiều thẳng đứng sao cho điểm hội tụ tốt nhất. 2) Mạch Tracking Servo: 1. Khái niệm: Mạch Tracking Servo có nhiệm vụ dịch chuyển vật kính theo chiều ngang để cho chùm tia lade dịch chuyển đúng ngay trên Track ghi của đĩa. 2. Sơ đồ khối mạch Tracking Servo:
  • 40. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử 3. Chức năng các khối: Khối Tracking Error Amp: khối này có chức năng so sánh 2 tín hiệu thu được từ 2 photodiode ở mảng photodiode đồng thời khuếch đại tín hiệu sai biệt đưa đến khối MDA để dịch chuyển chùm tia đọc đúng trên Track đã ghi đĩa được minh họa hình III.18. Khối MDA: Có chức năng là khuếch đại dòng tín hiệu ngõ vào đưa đến cuộn dây Tracking. Khối này nhận 2 đường tín hiệu ở ngõ vào, một là tín hiệu từ Tracking Error đưa tới đồng thời cũng nhận tín hiệu từ vi xử lý trong quá trình hoạt động nhảy Track. 4. Nguyên lý hoạt động: HìnhII.18: Tách dò sai lệch Tracking
  • 41. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Đây là mạch Tracking của hệ thống 3 tia. Trong đó 2 tia phụ phục vụ cho việc dò Track. Các tia phụ được chiếu lên đĩa tại vị trí trước và sau tia chính và lệch so với tia chính ½ bề rộng Track. Ở mạng Photodiode có 2 Photodiode E, F thu nhận hai chùm tia phụ phản xạ trở về. Giả sử rằng tia lade chính đập chính xác vào pit và flat, thì giá trị trung bình của 2 Photodiode E, F thu được là bằng nhau nên không xuất hiện sai biệt tại ngõ ra của khối Tracking Error Amp. Do đó không có dòng điện chạy qua cuộn dây Tracking tức không dịch chuyển theo chiều ngang. Nếu tia lade chính bị lệch thì giá trị trung bình nhận được từ 2 Photodiode E, F khác nhau. Nó sẽ xuất hiện điện áp ngõ ra ở khối Tracking Error Amp, điện áp sai biệt này đưa đến cuộn dây Tracking làm cho thấu kính dịch chuyển theo chiều ngang cho đến khi tia chính đập đúng trên pit. Hoạt động nhảy Track: Trong máy thu băng nhựa, việc thay đổi ở các chế độ dò tới, dò lui được thực hiện bằng cách thay đổi tốc độ. Trong khi máy CD nhảy Track được thực hiện bằng cách dịch chuyển tia sáng lade từ trong ra ngoài. Quá trình hoạt động này được điều khiển bởi vi xử lý. Đầu tiên xuất lệnh đóng Swich SW1 để cô lập TE, sau đó xuất lệnh đóng S1,S2 để cấp dòng âm hoặc dòng dương đưa vào đầu vào của thuật toán, làm cho ngõ ra thay đổi dòng điện mà điện áp làm cho thấu kính dịch tới, lui. Hình III.19 sẽ minh họa sự biến đổi tín hiệu trong quá trình nhảy Track đi ra phía ngoài. Giải thích thuật ngữ:  RF Signal: Tín hiệu RF  Jump Pulse: Xung nhảy  Brake Signal: Tín hiệu hãm Hình III..19:Hoạt động nhảy Track
  • 42. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử  Jump Signal: Tín hiệu nhảy  Tracking Error: Sai lệch Tracking  Zéro Cross: Xuyên điểm O  Laser Beam: Tia Laser Ban đầu tia lade di chuyển ra phía ngoài nhờ một xung nhảy Track đầu tiên. Tuy nhiên do tia lade dịch chuyển quá nhiều nên cần phải tốn nhiều thời gian dành cho việc khóa mạch Tracking Servo sau khi thực hiện nhảy Track. Do vậy tín hiệu hãm được cung cấp để làm ngưng các tia lade tại vị trí đang đọc sau khi nhảy Track. Trong quá trình hãm điểm Zero của tín hiệu sai lệch Track được nhận diện để tạo ra tín hiệu hãm âm. 3) Mạch Sled Servo: 1. Khái niệm: Mạch Sled Servo có nhiệm vụ điều khiển động cơ dịch chuyển cụm quang học từ trong ra ngoài đĩa hoặc ngược lại. Khi mạch tracking Servo hoạt động thấu kính đã tới ngưởng giới hạn. (Mạch Tracking Servo có tầm điều khiển khoảng 80 Track) Nếu cụm quang học lệch khỏi 80 Track này thì mạch Sled Servo sẽ kéo cụm quang học dịch chuyển tới 1 khoảng 80 Track. 2. Sơ đồ khối: 3. Chức năng các khối: Mạch tích phân( integral): Có chức năng lọc để loại bỏ thông tin TE cao tần. M Tầng lái Comparator Hình III.20: Sơ đồ khối mạch Sled Servo
  • 43. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Mạch so sánh (Comparator): Có chức năng so sánh thông tin TE với điện áp chuẩn để xác định lúc nào cần phải dịch chuyển đầu đọc. MDA: (Motor Disc Ampligication) Là chức năng khuếch đại. 4. Nguyên lý hoạt động: Trong chế độ play bình thường tín hiệu TEO tăng liên tục theo thời gian trong khoảng 80 Track. TEO làm cho thấu kính dịch chuyển tới ngưỡng không thể dịch chuyển ra được, lúc này điện áp trung bình TEO lớn nhất. Đồng thời trong thời gian này thông tin TEO cũng được đưa qua mạch lọc và so sánh, làm cho ngõ ra của mạch so sánh chuyển mức. Lúc này động cơ dịch chuyển đầu đọc sẽ hoạt động dịch chuyển cụm quang học 80 Track. Ta có thể miêu tả hoạt động của mạch này bởi dạng sóng như sau: Trong chế độ truy tìm bản nhạc, thì vi xử lý xuất lệnh tác động Switch SW2 đóng để cô lập mạch Servo ra khỏi hệ thống. Lúc này mạch khuếch đại thuật toán chỉ tác động bởi dòng âm hoặc dòng dương bởi 2 Switch S1, S2. Hai Switch cũng chịu tác động từ vi xử lý đưa tới làm cho Sled motor dịch chuyển cụm quang học theo chiều thích hợp đã được định trước. 4) Mạch Spindle Servo: 1. Định nghĩa: Mạch Spindle Servo có nhiệm vụ điều khiển vận tốc quay Motor Disc. Đĩa CD, VCD, … dùng chế độ CLV do vậy tốc độ ghi lên đĩa là hoàn toàn giống như nhau từ trong ra ngoài. Nghĩa là kích thước của pit, flat trên toàn bộ đĩa là như nhau. Ở phần đầu (trong cùng) đĩa vị trí ghi danh mục (TOC). Đĩa quay với tốc độ 500 vòng/phút những khi cụm quang học đọc dữ liệu ở ngoài rìa đĩa thì tốc độ quay là 200 vòng/phút. Điều đó có nghĩa là động cơ quay đĩa thay đổi liên tục từ 500 Motor OFF Motor ON Motor OFF Motor ON Tín hiệu Tracking Error Ngõ ra của mạch tích phân Ngõ ra bộ so sánh TE Vref Sự tách dò tín hiệu sai lệch điều khiển động cơ dịch chuyển đầu đọc quang học
  • 44. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử xuống 200vòng/phút, khi cụm quang học dịch chuyển từ tâm ra ngoài. Do đó việc điều chỉnh tốc độ là điều không đơn giản. Trong khi play bình thường từ (Word) đồng bộ khung trong dòng dữ liệu EFM được dùng để điều chỉnh tốc độ quay của đĩa. Thế nhưng ở chế độ khởi động đĩa từ chế độ dừng và tìm kiếm, vì mạch spindle servo có 3 tầm điều khiển tốc độ động cơ quay đĩa: 1. Tốc độ quay không đổi.(bắt đầu quay) 2. Tốc độ quay 11T. 3. CLV. 2. Sơ đồ khối : Hình III.21: Sơ đồ khối spindle servo. 3. Nguyên lý hoạt động: Khi lệnh play được đưa tới, thì vi xử lý cho ta tín hiệu ACC chuyển mức làm cho motor quay đĩa nhanh đến tốc độ chuẩn. Hoạt động ở chế độ này chỉ diễn ra trong khoảng thời gian rất ngắn và chỉ kéo dài để hệ thống quang học không chỉ phát hiện sự phản xạ từ đĩa mà có một phần nào đó dữ liệu RF. Khi một phần dữ liệu RF được tách, điều này không chỉ báo có mặt của đĩa. Sau đó xuất hiện lệnh chuyển sang chế độ 11T. Mục đích chế độ 11T là để xác định đồng bộ khung. Sau khi khoảng thời gian ở trạng thái điều khiển Servo 11T, không chỉ RF được tách mà nó còn được giải mã, nghĩa là dòng dữ liệu EFM có thể được trích ra được. Ngay lúc này vi xử lý chuyển mức tín hiệu Rerry làm ngắt vòng 11T, lúc này chuyển sang chế độ CLV. Trong chế độ CLV: có hai chế độ hoạt động; chế độ CLV-S (Speed) và chế độ CLV-P (Phase). Các chế độ được miêu tả bởi sơ đồ khối hình III.22: Điện áp điều khiển môtơ Servo vòng quay Không đổi Servo 11T Servo CLV BT BT Ace Eree Vi xử lý EFM Sigral Resy FCLK CLDCK
  • 45. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Hình III.22. Sơ đồ khối chế độ CLV Ở chế độ 11T thì từ đồng bộ trên đĩa được tách ra, mục đích của việc nhận tín hiệu đồng bộ là để lấy ra tín hiệu đồng bộ khung. (Vì một khung được kẹp giữa 2 từ đồng bộ) Sau đó chuyển qua chế độ CLV, hoạt động đầu tiên của chế độ CLV là chế độ CLV-S, chế độ này còn gọi là chế độ điều chỉnh thô, được điều chỉnh bởi vòng khóa pha ở tần số 7,35 KHz (tần số đồng bộ khung). Sau khi chế độ chỉnh thô này hoạt động hoàn chỉnh. Và để đọc chính xác các pit đã được ghi thì vi xử lý xuất lệnh chuyển sang chế độ CLV-P, còn gọi là chế độ chỉnh tinh. Cũng được điều chỉnh bởi vòng khóa pha với tần số chuẩn 4,32 MHz như ở hình III.22. EFM Frame Sync Proteetion Detection Bit Clock Separation Frequency Compaison Phase Comparison Drive M OSC OSC CLV-S CLV-P Spindle Speed Servo Frame Sync Proteetion Detection 7,35 KHz 4,3218 MHz
  • 46. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử CHƯƠNG IV KHẢO SÁT SƠ ĐỒ CỦA KHỐI MPEG VIDEO/AUDIO DECODER I.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MPEG ENCODER VÀ MPEG DECODER: Để dễ dàng đi sâu vào tìm hiểu cấu trúc của khối MPEG Audio / Video decoder đầu tiên ta khảo sát sơ bộ lưu đồ khối của hệ thống mã hóa và giải mã sau:  Hình IV.1: Sơ đồ hệ thống mã hóa và giải mã MPEG Dòng dữ liệu Video và Audio được đưa vào hai bộ mã hóa Video Encoder và Audio Encoder. Sau khi qua hai bộ mã hóa này hai dòng dữ liệu đã được biến đổi thành dữ liệu MPEG Video và MPEG Audio, hai dữ liệu này được gói lại thành các gói Video PES (Packetized Elementary Stream) Packets và Audio PES Packets để chuẩn bị gửi đi hoặc lưu trữ. Các gói dữ liệu này được đưa vào một bộ phận đa hợp chương trình. Bộ phận này sắp xếp các gói dữ liệu theo một kiểu chuẩn để tạo ra duy nhất một kiểu dữ liệu đưa vào vùng lưu trữ tín hiệu số. Để tái tạo lại tín hiệu Video và Audio dòng bits chương trình được đọc ra từ vùng lưu trữ. Sau khi qua bộ phận giải mã đa hợp dòng tín hiệu được tách ra thành các gói Video PES Packets và Audio PES Packets các gói này được đưa qua bộ phận mở gói để tạo thành hai dòng tín hiệu MPEG Video và MPEG Audio. Hai tín hiệu được đưa vào hai bộ phận giải mã Video decoder và Audio decoder để tái tạo lại tín hiệu Video và Audio lưu trữ vào hai vùng đệm rồi xuất ra ngoài. Với lưu đồ này tín hiệu Video và Audio chỉ được xử lý chung ở phần đa hợp chương trình và giải đa hợp chương trình. Ngoài hai khâu này ra hai tín hiệu Video và Audio được xử lý nén và giải nén một cách độc lập. Do đó lưu đồ có thể tách ra để khảo sát từng phần tín hiệu Video và Audio một cách riêng lẻ. Trong đề tài này chúng ta chỉ chú trọng đi sâu vào phần MPEG Video decoder nhưng để hình dung được kỹ thuật xử lý ảnh theo tiêu chuẩn MPEG. Phần sơ đồ sẽ được trình bày cả hai khối mã hóa và giải mã.
  • 47. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử II. SƠ ĐỒ CƠ SỞ MÃ HÓA VÀ GIẢI MÃ MPEG VIDEO: Tín hiệu Video hổn hợp được tách thành 3 thành phần Y, Cr, Cb. Ba thành phần này được lấy mẫu theo một trong các tiêu chuẩn 4:2:0; 4: 1:1; 4:2:2; 4:4:4 (ở lĩnh vực VCD người ta chỉ sử dụng tiêu chuẩn 4:2:0) sau khi lấy mẫu mỗi thành phần tín hiệu được xem như một tín hiệu ảnh nguồn và đưa vào ba bộ phận giải mã tương tự nhau. Bộ giải mã có sơ đồ như sau.  Hình IV.2: Sơ đồ hệ thống mã hóa và giải mã ảnh cơ bản 1) Dịch mức DC: Aûnh nguồn được lấy mẫu dọc theo dòng quét với số bit biểu thị cường độ ảnh là 8 bit và tần số lấy mẫu là 13,5 MHZ. Sau đó các mẫu dữ liệu được dịch mức DC để tạo thành các biểu diễn bù 2 bằng cách trừ đi 2p-1 , khi đó mẫu dữ liệu sẽ được chia thành hai thành phần có dấu. Vì số bit biểu thị cường độ ảnh là p = 8 nên mức dịch là 27 = 128. Một bộ dịch mức ngược lại tại bộ giải mã sẽ khôi phục mẫu dữ liệu 8 bit không dấu ban đầu. Việc dịch mức không làm ảnh hưởng đến các hệ số AC. Nó chỉ làm ảnh hưởng đến hệ số DC, dịch mức của cường độ sáng là Zero còn giá trị sai phân giữa các hệ số DC là không ảnh hưởng. Giá trị ban đầu khởi tạo tại điểm bắt đầu ảnh và trước khi khởi tạo lại nó có thể đặt về Zero. 2) Bộ giải mã DCT: (Discrete Cosine Transform) Aûnh đã dịch mức được chia thành các khối (8 x 8) Pixels dọc theo các dòng quét. Mỗi Pixels tương ứng với một mẫu dữ liệu 8 bits. Các khối (8 x 8) Pixels được biến đổi DCT hai chiều thành các khối 2 D (8 x 8) hệ số DCT. Mục đích của việc biến đổi DCT là đưa tín hiệu từ miền không gian về miền tần số đây là cơ sở để chuẩn bị cho việc nén dữ liệu bằng cách mã hóa VLC (Variable length Codes). Ngược lại với khối DCT ở phần giải mã có khối (8 x 8) IDCT (Inverse DCT) làm nhiệm vụ biến đổi các khối (8 x 8) hệ số DCT thành các khối (8 x 8) Pixels bằng phép biến đổi ngược DCT hai chiều. Có 4 phép biến đổi DCT thuận (nghịch) được sử dụng trong xử lý ảnh số nhưng phép biến đổi thứ hai (DCT – II) được sử dụng nhiều nhất. Cặp biến đổi 2D DCT – II được định nghĩa như sau:  2D – DCT
  • 48. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử                                 N vy Cos N ux CosyxfvuvuC  2D – IDCT                             N vy Cos N ux CosvuCvuyxf N u N v 2 12 2 12 ,, 1 0 1 0   Với u, v = 0,1,2, ….. N – 1 x, y = 0,1,2, ….. N - 1 Trong hệ thống này sử dụng ma trận {8x8) pixels nên N = 8. 3) Lượng tử hóa: Việc xác định bộ lượng tử hóa là một yếu tố quan trọng trong việc mã hóa một ảnh mức xám, còn các giải thuật cấp phát bit đoáng vai trò chính trong biến đổi mã hóa. Kỹ thuật xử lý ảnh số theo tiêu chuẩn MPEG có các phương pháp lượng tử hóa đơn giản và các bản giá trị đề nghị cho hệ số DC và AC. Mỗi khối (8 x 8) hệ số DCT chứa một hệ số DC và 63 hệsố AC. Tất cả 64 hệ số DCT này được lượng tử hóa bằng cách chia cho một bảng lượng tử hóa. Bước lượng tử được dựa trên ngưởng được nhìn thấy của các ma trận 64 phần tử lượng tử cho thành phần chói và màu. Các lượng tử DTC lấy mẫu được định nghĩa theo biểu thức sau: ][ uv uv quv Q S S  Kết quả này được chọn ở giá trị nguyên gần nhất. SUV: là hệ số DTC trong các khối 2D(8x8). QUV: là thành phần ma trận lượng tử của bảng lượng tử . Đây là hai bảng lượng tử hóa mặc định theo ITU – T1993 Ma trận lượng tử chói QUV theo ITU – T1993. 16 12 14 14 18 24 49 72 11 12 13 17 22 35 64 92 10 14 16 22 37 55 78 95 16 19 24 29 56 64 87 98 24 26 40 51 68 81 103 112 40 58 57 87 109 104 121 100 51 60 69 80 103 113 120 103 61 55 56 62 77 92 101 99
  • 49. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử Ma trận lượng tử màu QUV theo ITU – T1993. 17 18 24 47 99 99 99 99 18 21 26 66 99 99 99 99 24 26 56 99 99 99 99 99 47 66 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 Đây là hai ma trận lượng tử có được theo kinh nghiệm. Những ma trận này cho kết quả thực hiện việc lượng tử rất tốt và chúng cần được lưu trữ trong bộ giải mã. Ở bộ phận giải mã, việc biến đổi lượng tử ngược sẽ được thực hiện bằng cách nhân các hệ số DCT lấy mẩu với các thành phần của ma trận lượng tử chói và màu. Hệ số DTC sẽ được giải mã lượng tử được định nghĩa theo biểu thức sau: Ruv = Squv.Quv Ở đây Ruv là một hệ số AC hoặc DC đã giải lượng tử hóa để đưa vào bộ phận biến đổi IDCT 2D(8x8). Ma trận hệ số DCT đã được lượng tử hóa. 4) Quét Zigzag các hệ số AC và mã hóa DPCM hệ số DC:
  • 50. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử  Hình IV.3: Sơ đồ một đường quét zigzag của những hệ số DCT đã lượng tử hóa Sau khi lượng tử, một khối (8x8) hệ số DCT đã lượng tử được tạo ra từ hệ số DC nhạy với đáp ứng tần số không gian do hệ thống nhìn nhận của con người. Hệ số DC được giải quyết một cách riêng lẻ so với 63 hệ số còn lại. Nó được so sánh với hệ số DC của khối (8x8) hệ số DCT trước đó, để lấy ra thành phần sai phân. Kiểu mã hóa này gọi là mã hóa dự báo đầu tiên. DIFF = DCi – DCi-1 Trong đó DCi và DCi-1 là hệ số DC của khối (8x8) hệ số DCT (đã được lượng tử) hiện hành và khối (8x8) hệ số DCT (đã được lượng tử hóa) trước đó. 63 hệ số AC còn lại được quét theo đường zigzag như hình trên để tạo thành dòng bit một chiều nhằm chuẩn bị cho việc mã hóa Entropy. Dọc theo đường quét zigzag các hệ số DCT tương ứng tăng theo miền tần số không gian và các biến giảm tổng quát. Điều này sẽ làm tăng hiệu quả nén khi mã hóa VLC. Ngược lại, tại bộ giải mã, dòng bit một chiều được sắp xếp lại theo kiểu zigzag với các thành phần AC. Còn thành phần DC được giải mã sai phân để tạo thành ma trận (8x8) hệ số DCT đã được lượng tử. 5) Mã hóa và giải mã VLC: Bộ mã hóa và giải mã VLC dùng các bảng mã Huffman DC và AC để tra các hệ số DCT về độ chói và hệ số DCT về độ màu.  Mã hóa hệ số DC: Các hệ số mã hóa DC (tức các giá trị sai phân) được phân thành 12 mức (Biểu thị bằng 4 bits SSSS trong bảng sau) cho độ phân giải 8 bit. Giải động của hệ số DCT chiếm 11 bits. Trong đó độ chính xác của ảnh nguồn là 8 bits, một bit còn lại là do dự đoán hệ số DCT trước đó tạo nên 12 mức này được biểu diễn theo mã nhị phân bù 2 như sau: SSSS Các giá trị sai phân DIFF 0 1 2 3 4 5 6 7 0 -1 , 1 -3 , -2 , 2 , 3 -7 , … , -4 , 4 , … 7 -15 , … , -8 , 8 , … 15 -31 , … , -16 , 16 , … 31 -63 , … , -32 , 32 , … , 63 -127 , … , -64 , 64 , … , 127
  • 51. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử 8 9 10 11 -255 , … , -128 , 128 , …, 255 -511 , … , -256 , 256 , … , 511 -1023 , … , -512 , 512 , … , 1023 -2047 , … , -1024 , 1024 , … , 2047 Bảng biểu diễn giá trị sai phân của 12 lớp Thành phần chói DC Thành phần màu DC SSSS Độ dài từ mã Từ mã Độ dài từ mã Từ mã 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 3 3 3 3 4 5 6 7 8 9 00 010 011 100 101 110 1110 11110 111110 1111110 11111110 111111110 2 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 00 01 10 110 1110 11110 111110 1111110 11111110 111111110 1111111110 11111111110 Bảng mã VLC của 12 lớp Trường hợp SSSS bằng 0 nghĩa là giá trị hệ số DC hiện hành giống như hệ số DC trước đó thì không cần thêm bit vào mã Huffman. Nhưng khi SSSS khác 0 thì chúng ta cần thêm vào những bit mở rộng để chỉ thị các giá trị trong mức một cách chính xác (gần các giá trị dấu và biên độ sai biệt dự đoán). Nếu giá trị sai phân là dương thì thứ tự bit SSSS thấp của giá trị sai phân được thêm mã Huffman. Nếu giá trị sai phân âm thì thứ tự bit SSSS thấp của giá trị sai phân được biến đổi sang nghịch đảo các bit rồi thêm vào mã Huffman. Bảng sau đây biểu diễn ví dụ cho một số giá trị sai phân và số bit tương ứng cần thêm vào. Difference Decimal Binary Size Additional bits +5 +4 +3 +2 +1 0 -1 -2 -3 -4 -5 …00101 …00100 …00011 …00010 …00001 …00000 …11111 …11110 …11101 …11100 …11011 3 3 2 2 1 0 1 2 2 3 3 101 100 11 10 1 - 0 01 00 011 010 Bảng ví dụ về giá trị sai phân và số bit tương ứng thêm vào
  • 52. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử  Mã hóa hệ số AC: Sau khi lượng tử, hầu hết các hệ số AC nằm ở vị trí tần số không gian cao của các khối 2D (8x8) sẽ biến thành số 0. Do đó nó sẽ tạo thành các chuỗi nhiều số 0 dọc theo đường quét zigzag của mỗi khối. Để thu gọn các hệ số Zero người ta dùng bảng mã VLC với cách mã hóa như sau. Một số hệ số AC không phải là Zero được mã hóa thành một ký tự có cấu trúc Run/level. Run đại diện cho số hệ số Zero nằm trước hệ số AC khác Zero. Level đại diện cho giá trị biên độ của hệ số AC khác Zero. Với cách mã hóa này thì ta có được các từ mã cho các hệ số AC theo bảng sau. Bảng mã Run / Level VLC . Run/level VLC Bits 0/1 0/1 0/2 0/3 0/4 0/5 0/6 0/7 0/8 0/9 0/10 0/11 0/12 0/13 0/14 0/15 0/16 0/17 0/18 0/19 0/20 0/21 0/22 0/23 0/24 0/25 0/26 0/27 0/28 0/29 1s 11s 0100 0010 0000 0010 0010 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 (first) (next) s 1s 110s 0110 0001 0010 0001 0001 0001 0001 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 S S 10s 1101 1000 0011 0000 1101 1100 1100 1011 0111 0111 0111 0111 0110 0110 0110 0110 0101 0101 0101 0101 0100 0100 S S S S 0s 1s 0s 1s 11s 10s 01s 00s 11s 10s 01s 00s 11s 10s 01s 00s 11s 10s 2 3 5 6 8 9 9 11 13 13 13 13 14 14 14 14 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
  • 53. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử 0/30 0/31 0/32 0/33 0/34 0/35 0/36 0/37 0/38 0/39 0/40 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 0100 0011 0010 0010 0010 0010 0010 0010 0010 0010 01s 00s 000s 111s 110s 101s 100s 011s 010s 001s 000s 15 15 16 16 16 16 16 16 16 16 16 Bảng mã Run / Level VLC . Run/level VLC Bits 1/1 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 1/8 1/9 1/10 1/11 1/12 1/13 1/14 1/15 1/16 1/17 1/18 2/1 2/2 2/3 2/4 2/5 3/1 3/2 3/3 3/4 4/1 4/2 4/3 5/1 5/2 5/3 6/1 6/2 6/3 011s 0001 0010 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0000 0000 0000 0000 0011 0010 0000 0000 0011 0000 0000 0001 0000 0000 0001 0000 0000 10s 0101 0011 0001 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 s 100s 0010 0001 0000 1s 0100 0001 0000 0s 0011 0001 11s 0010 0000 01s 0001 0000 S 00s 1011 1011 1010 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0001 0001 0001 0001 11s 0100 1010 s 1100 0000 11s 0010 01s 1001 1110 0001 s 0s 1s 111s 110s 101s 100s 011s 010s 0011s 0011s 0010s 0001s 0000s s 0s s 1s s 0s s 0100s 4 7 9 11 13 14 14 16 16 16 16 18 16 16 17 17 17 17 5 8 11 13 14 6 9 13 14 6 11 13 7 11 14 7 13 17
  • 54. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử 7/1 7/2 8/1 8/2 0001 0000 0000 0000 00s 0001 111s 0001 0101 0001 s s 7 13 8 13 Bảng mã Run / Level VLC . Run/level VLC Bits 9/1 9/2 10/1 10/2 11/1 11/2 12/1 12/2 13/1 13/2 14/1 14/2 15/1 15/2 16/1 16/2 17/1 18/1 19/1 20/1 21/1 22/1 23/1 24/1 25/1 26/1 27/1 28/1 29/1 30/1 31/1 End – Of – Block Escape 0000 0000 0010 0000 0010 0000 0010 0000 0010 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 10 0000 101s 0000 0111 0000 0011 0000 0010 0000 0000 0000 0011 0000 0011 0000 0010 0000 0001 0001 0001 0001 0001 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 01 1000 s 1000 s 0001 s 0001 s 0001 10s 0001 01s 0001 00s 0001 1111 1010 1001 0111 0110 1111 1111 1110 1110 1101 0001 0001 0001 0001 0001 1S 0S 1010s 1001s 1000s 0111s 0101s 0101s s s s s s 1s 0s 1s 0s 1s 1111s 1110s 1101s 1100s 1011s 8 14 9 14 9 17 9 17 9 17 11 17 11 17 11 17 13 13 13 13 13 14 14 14 14 14 17 17 17 17 17 2 6 Khi tất cả các hệ số DCT còn lại của đường quét zigzag là Zero thì sẽ được mã hóa thành một mã EOB có từ mã là 10. Nếu ký tự không có trong bảng mã thì sẽ được mã hóa thành mã Escepe (000001) quá trình giải mã VLC sẽ được thực hiện ngược lại các bước mã hóa với VLC.
  • 55. Luận Văn Tốt Nghiệp Khoa Điện – Điện tử 6) Mã hóa ảnh P – pictures và B – pictures: Trong kỹ thuật xử lý ảnh theo tiêu chuẩn MPEG. Aûnh được chia thành nhiều nhóm, trong mỗi nhóm có nhiều ảnh và được phân thành 3 loại là: I_ pictures, P_ pictures, B_ pictures.  I _ pictures (Intra coded picturers) là ảnh được mã hóa một cách độc lập không tham chiếu vào các ảnh khác.  P_ pictures (predective coded pictures) là ảnh được tiên đoán từ ảnh I – pictures hoặc ảnh P – pictures gần nhất trước đó trong cùng một Sequence.  B – pictures (Bidirectionally predictive coded pictures) là ảnh được dự đoán dựa vào ảnh I – pictures và ảnh P – pictures trước và sau nó hoặc ảnh I- pictures và B – pictures trước và sau nó hoặc ảnh P – pictures và ảnh B – pictures trước và sau nó. Như vậy việc mã hóa và hiển thị ảnh I – pictures, P – pictures và B – pictures phải tuân theo một trình tự nhất định như sơ đồ sau.  Hình IV.4:Thứ tự chuỗi ảnh hiển thị  Hình IV.5:Thứ tự chuỗi ảnh mã hóa