Chương 6: Truyền hình số
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Like this? Share it with your network

Share

Chương 6: Truyền hình số

  • 10,733 views
Uploaded on

GT Ky thuat truyền hình

GT Ky thuat truyền hình

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
No Downloads

Views

Total Views
10,733
On Slideshare
10,733
From Embeds
0
Number of Embeds
0

Actions

Shares
Downloads
303
Comments
0
Likes
5

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. 64 Chương 6 TRUYỀN HÌNH SỐ6.1 Khái niệm chung về truyền hình số Các hệ thống truyền hình phổ biến hiện nay như: NTSC, PAL, SECAM là cáchệ thống truyền hình tương tự. Tín hiệu Video là hàm liên tục theo thời gian. Tínhiệu truyền hình tương tự (từ khâu tạo dựng, truyền dẫn, phát sóng đến khâu thu tínhiệu đều chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố (nhiễu và can nhiễu từ nội bộ hệ thống vàtừ bên ngoài) làm giảm chất lượng hình ảnh.6.1.1 Đặc điểm của truyền hình số Để khắc phục những hiện tượng này người ta mã hóa tín hiệu hình ở dạng sốđể xử lý. Truyền hình số có những ưu điểm sau: + Có thể tiến hành rất nhiều quá trình xử lý trong Studio (trung tâm truyềnhình) mà tỉ số S⁄ N không giảm (biến đổi chất lượng cao). Trong truyền hình tương tựthì việc này gây ra méo tích lũy(mỗi khâu xử lý đều gây méo). + Thuận lợi cho quá trình ghi đọc: có thể ghi đọc vô hạn lần mà chất lượngkhông bị giảm. + Dễ sử dụng thiết bị tự động kiểm tra và điều khiển nhờ máy tính. + Có khả năng lưu tín hiệu số trong các bộ nhớ có cấu trúc đơn giản và sau đóđọc nó với tốc độ tùy ý. + Khả năng truyền trên cự ly lớn: tính chống nhiễu cao (do việc cài mã sửalỗi, chống lỗi, bảo vệ...). + Dễ tạo dạng lấy mẫu tín hiệu, do đó dễ thực hiện việc chuyển đổi hệ truyềnhình, đồng bộ từ nhiều nguồn khác nhau, dể thực hiện những kỹ xảo trong truyềnhình. + Các thiết bị số làm việc ổn định, vận hành dễ dàng và không cần điều chỉnhcác thiết bị trong khi khai thác. + Có khả năng xử lý nhiều lần đồng thời một số tín hiệu (nhờ ghép kênh phânchia theo thời gian). + Có khả năng thu tốt trong truyền sóng đa đường. Hiện tượng bóng mathuờng xảy ra trong hệ thống truyền hình tương tự do tín hiệu truyền đến máy thutheo nhiều đường.Việc tránh nhiễu đồng kênh trong hệ thống thông tin số cũng làmgiảm đi hiện tượng này trong truyền hình quảng bá. + Tiết kiệm được phổ tần nhờ sử dụng các kỹ thuật nén băng tần, tỉ lệ nén cóthể lên đến 40 lần mà hầu như người xem không nhận biết được sự suy giảm chấtlượng. Từ đó có thể truyền được nhiều chương trình trên một kênh sóng, trong khitruyền hình tương tự mỗi chương trình phảI dùng một kênh sóng riêng. + Có khả năng truyền hình đa phương tiện, tạo ra loại hình thông tin 2 chiều,dịch vụ tương tác, thông tin giao dịch giữa điểm và điểm. Do sự phát triển của côngnghệ truyền hình số, các dịch vụ tương tác ngày càng phong phú đa dạng và ngàycàng mở rộng. Trong đó có sự kết hợp giữa máy thu hình và hệ thống máy tính,truyền hình từ phương tiện thông tin đạI chúng trở thành phương tiện thông tin cánhân. Tuy nhiên truyền hình số cũng có những nhược điểm đáng quan tâm:
  • 2. 65 +Dải thông của tín hiệu tăng do đó độ rộng băng tần của thiết bị và hệ thốngtruyền lớn hơn nhiều so với tín hiệu tương tự. + Việc kiểm tra chất lượng tín hiệu số ở mỗi điểm của kênh truyền thườngphức tạp hơn (phải dùng mạch chuyển đổi số-tương tự).6.1.2 Hiện trạng về truyền hình số Số hóa toàn bộ hệ thống truyền hình nghĩa là chuyển tín hiệu tương tự sangdạng số từ Camera truyền hình, máy phát hình, kênh truyền đến máy thu hình.Việcsố hóa hệ thống truyền hình hiện nay (NTSC, PAL, SECAM) chủ yếu là ở khâu phântích ảnh cho đến đầu vào của máy phát hình (thiết bị Studio) một phần công đoạntrong máy phát hình (điều chế, xử lý tín hiệu) một phần lớn công đoạn trong máy thuhình. Trong thực tế số hóa hoàn toàn cả hệ thống truyền hình là một điều hết sức khókhăn mà chỉ thực hiện số hóa một số khâu quan trọng mà thôi vì truyền hình tương tựcòn rất phổ biến, đồìng thời phương tiện kỹ thuật, trang thiết bị còn rất mới mẽ và đắttiền.+ Sơ đồ khối của hệ thống truyền hình số T.hiệu hình Mã hóa tín Mã hóa Biến đổi t.tự vào hiệu hình kênh tín hiệu Kênh T.hiệu truyền hình Video t.tự ra Giải mã tín Giải mã Biến đổi hiệu hình kênh tín hiệu Hình 6.1 Sơ đồ khối của hệ thống truyền hình số6.2 Cơ sở biến đổi tín hiệu truyền hình6.2.1 Biến đổi tín hiệu Video Biến đổi tín hiệu Video tương tự thành Video số là biến đổi thuận, còn biếnđổi tín hiệu Video số thành tương tự là biến đổi ngược. Trong hệ thống truyền hìnhsố có rất nhiều bộ biến đổi thuận và ngược. Khi biến đổi tín hiệu Video màu tương tự thành tín hiệu Video màu số ta cóthể dùng 2 phương pháp sau:Phương pháp 1: Biến đổi trực tiếp tín hiệu màu tổng hợp NTSC, PAL, SECAM ra tín hiệu sốPhương pháp 2: Biến đổi riêng từng tín hiệu thành phần (tín hiệu chói Y, tín hiệu số R-Y và B-Y hoặc các tín hiệu màu cơ bản R, G, B) ra tín hiệu số và tryuền đồng thời theo thờigian hoặc ghép kênh theo thời gian. Phương pháp 2 Biến đổi riêng các tín hiệu thành phần (của tín hiệu màu)thành tín hiệu sô sẽ làm tốc độ bit tăng cao hơn so với việc biến đổi tín hiệu màuVideo tổng hợp. Cách này có ưu điểm là không phụ thuộc các hệ thống truyền hìnhtương tự, thuận tiện cho việc trao đổi các chương trình truyền hình. Cũng có thể giảmtốc độ bit nếu sử dụng mã thích hợp. Do mã riêng các thành phần tín hiệu màu, nên
  • 3. 66có thể khử được nhiễu qua lại (nhiễu của tín hiệu lấy mẫu với các hài của tải tầnmàu). Vì những nguyên nhân trên cho nên cách biến đổi số các tín hiệu thành phần(của tín hiệu Video màu tổng hợp) ưu việt hơn cách biến đổi trực tiếp tín hiệu Videomàu tổng hợp. Do đó, tổ chức truyền thanh truyền hình quốc tế khuyến cáo nên dùngloại này cho trung tâm truyền hình (studio), truyền dẫn, phát sóng và ghi hình.6.2.2 Chọn tần số lấy mẫu Công đoạn đầu tiên của quá trình biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số làlấy mẫu (có nghĩa là rời rạc tín hiệu tương tự theo thời gian). Do đó tần số lấy mẫulà một trong những thông số cơ bản của hệ thống kỹ thuật số. Có nhiều yếu tố quyếtđịnh việc lựa chọn tần số lấy mẫu. Tần số lấy mẫu cần được xác định sao cho hìnhảnh nhận được có chất lượng cao nhất, tín hiệu truyền đi với tốc độ bit nhỏ nhất, độrộng băng tần nhỏ nhất và mạch đơn giản. a. Lấy mẫu tín hiệu Video : Để cho việc lấy mẫu không gây méo, ta phảichọn tần số lấy mẫu thoả mãn công thức Kachenhicop ƒsa ≥ 2ƒmax (ƒmax = 5,5MHz đốivới hệ PAL) nghĩa là ƒsa ≥ 11MHz. Trường hợp ƒsa < 2ƒmax sẽ xảy ra hiện thượng chồng phổ làm xuất hiện cácthành phần phụ (alias components) và xuất hiện méo, ví dụ như hiệu ứng lưới trênmàn hình (do các tín hiệu vô ích nằm trong băng tần video), méo sườn xung tín hiệu,làm nhoè biên ảnh (do hiệu ứng bậc thang), các điểm sáng tối nhấp nháy trên mànhình. Trị số ƒsa tối ưu sẽ khác nhau cho các trường hợp: tín hiệu chói (trắng đen), tínhiệu màu cơ bản (R, G, B). các tín hiệu số màu, tín hiệu Video màu tổng hợp. Cuốicùng việc chọn tần số lấy mẫu phụ thuộc vào hệ thống truyền hình màu. Trong trường hợp lấïy mẫu tín hiệu Video màu tổng hợp phải chú ý đến tần sốsóng mang phụ ƒsc, khi chọn ƒsa có thể xuất hiện các trường hợp sau đây: + ƒsa gấp nhiều lần ƒsc, ví dụ ƒsa = 3ƒsc hoặc 4ƒsc (hệ PAL, NTSC chỉ dùng mộttần số ƒsc). Hệ SECAM dùng hai sóng mang phụ màu nên không dùng được một tầnsố ƒsa cho các tín hiệu hiệu số màu. +ƒsa không có quan hệ trực tiếp với ƒsc. Trong trường hợp này ngoài các thànhphần tín hiệu có ích sẽ xuất hiện các thành phần tín hiệu phụ do liên hợp giữa ƒsa vàƒsc hoặc hài của ƒsc trong phổ tín hiệu lấy mẫu. Đặc biệt thành phần tín hiệu (ƒsa -2ƒsc)sẽ gây méo tín hiệu Video (tương tự) được khôi phục lại gọi là méo điều chế chéo(Intermodulation). Méo này sẽ không xuất hiện trong trường hợp lấy mẫu và mã hóariêng tín hiệu chói và các tín hiệu số màu. Trong trường hợp lấy mẫu tín hiệu Videomàu tổng hợp cho hệ NTSC, PAL thường thì người ta chọn bằng hài bậc 3 tần số tảimàu ƒsc : ƒsa =3ƒsc. ƒsaPAL = 13,3 MHz > 2ƒmaxPAL = 2x5=10MHz hoặc 2x5,5=11MHz. ƒsaNTSC = 10,7 MHz > 2ƒmaxNTSC = 2x4,2=8,4MHz. Nếu chọn ƒsa= 4ƒsc thì cho chất lượng khôi phục rất tốt. Tuy nhiên, nó sẽ làmtăng tốc độ bit tín hiệu số + Nếu tín hiệu truyền đi từng thành phần chất lượng hình ảnh thu được đảmbảo tốt hơn do ảnh hưởng của sóng mang phụ khi lấy mẫu không có. + Tần số lấy mẫu của tín hiệu chói ƒsaY≥ 2ƒmaxY và bằng bội số của tần số dòng.
  • 4. 67 + Tần số lấy mẫu các tín hiệu màu ƒsa(R-Y)(B-Y)≥ 2ƒmax (R-Y)(B-Y) và bằng bội số củatần số dòng. Kết hợp điều này với thực tế người ta chọn: ƒsaY= 13,5 MHz ƒsa(R-Y)(B-Y)= ƒsc= 6,75MHz cho cả 2 tiêu chuẩn: 625⁄ 50 và 525⁄ 60. Tuy nhiên, sự lựa chọn ƒsa theo định lý Kachenhicop thì chưa đủ mà phải thỏathêm các điều kiện sau: - Tần số ƒsa phải đồng bộ với tần số quét dòng fH. - Tần số ƒsa phải đồng bộ với tần số quét mành ƒV. - Tần số ƒsa phải đồng bộ với tần số ảnh fP, fP= 2ƒV.6.2.3 Lượng tử hóa tín hiệu Video Qúa trình lượng tử hóa tín hiệu rời rạc (sau khi lấy mẫu) bao gồm việc chiabiên độ thành nhiều mức (nhiều khoảng) và sắp xếp mỗi trị của mẫu bằng một mức. Các khoảng chia (khoảng lượng tử) có thể đều nhau và cũng có thể không đềunhau và ta gọi là lượng tử tuyến tính và lượng tử phi tuyến. Trong quá trình lượng tửhóa biên độ của các mẫu nằm trong cùng một khoảng lượng tử (Q) sẽ có biên độbằng nhau, biên độ này có thể là nằm bậc trên hay nằm bậc dưới của mức lượng tử.Mỗi bậc tương ứng với một mã số nhất định. Nếu ta làm tròn với bậc trên của thang lượng tử thì gọi là lượng tử hóa trênbậc. Nếu làm tròn với bậc dưới thì gọi là lượng tử hóa dưới bậc. Hai phương phápnày gọi chung là lượng tử hóa có thang nửa bậc. Nếu làm tròn với mức ở giữa khoảng lượng tử thì gọi là lượng tử hóa cóthang nửa bậc. Loại có thang nửa bậc cho độ chính xác cao hơn (sai số lượng tử nhỏhơn) so với lượng tử hóa không có thang nửa bậc. Tuy nhiên nó có nhược điểm lànhiễu kênh trống.6.2.4 Mã hóa tín hiệu Video Mã hóa tín hiệu Video là biến đổi tín hiệu đã lượng tử hóa thành tín hiệu sốbằng cách sắp xếp số nhị phân cho các mức lượng tử hóa và ánh xạ của các mức nàythành tín hiệu có 2 mức logic “0” và “1”. Theo lý thuyết và thực nghiệm ta có thể dùng mã 8 bit (tức 2 8 =256 mứclượng tử) để mã hóa tín hiệu Video. Nếu số bit tăng độ chính xác của bộ chuyển đổităng nhưng tốc độ bit tăng đòi hỏi kênh truyền rộng đồng thời đáp ứng của bộ chuyểnđổi thấp. Các mã sử dụng trong truyền hình số có thể được chia thành 4 nhóm như sau: + Các mã để mã hoá tín hiệu truyền hình + Các mã để truyền có hiệu quả cao theo kênh thông tin + Các mã thuận tiện cho việc giải mã và đồng bộ ở bên thu + Các mã để xử lý số tín hiệu trong các bộ phận khác nhau của hệ thốngtruyền hình số Mã sơ cấp để tạo tín hiệu số ở trung tâm truyền hình, có dạng tín hiệu nhịphân liên tục, các bit 0 và 1 có thể được biểu diễn bằng các phương pháp khác nhau,được phân biệt bằng thời gian tồn tại, cực tính, mức pha… chẳng hạn NRZ, RZ,Biphase (hai pha)… Mã sơ cấp là mã cơ sở để hình thành mã bảo vệ. Mã bảo vệ dùng để tăngcường khả năng chịu đựng nhiễu cho tín hiệu truyền trong kênh thông tin.
  • 5. 68 Tùy theo cách sắp xếp số nhị phân mà ta có các loại PCM (Pulse CodeModulation:Điều chế xung mã) tuyến tính hay DPCM (Diffirent PCM: PCM vi sai).PCM tuyến tính truyền số mức lượng tử (mã nhị phân) còn DPCM truyền tín hiệu sốbằng liên hợp các gía trị lượng tử của một vài mẫu. Phương pháp điều chế PCM tuyến tính 8 bit cho kết quả hình ảnh thu được rấttốt. Các hiện tương méo lượng tử giảm đáng kể. Do vậy đối với các hình ảnh yêu cầuchất lượng cao người ta thường dùng loại này (Studio) nhưng nó có nhược điểm làtốc độ bit lớn, kênh truyền phải có băng tần rộng. Tần số lấy mẫu của của tín hiệu Video màu tổng hợp là 13,5MHz. Với mã hóariêng từng thành phần tín hiệu chói có tần số lấy mẫu là 13,5MHz và các tín hiệumàu có tần số lấy mẫu là 6,75MHz Gọi C là tốc độ bit đơn vị là b ⁄ s. Ta có C = ƒsa.m Vậy CVID tổnghợp = 13,5.8 = 108 Mb ⁄ s CTPC = 13,5.8 = 108 Mb ⁄ s (TPC: thành phần các tín hiệu chói) CTPM = 6,75.8= 54 Mb ⁄ s (TPM: thành phần các tín hiệu màu) ⇒ C= (108 + 2.54) = 216Mb⁄ s Độ rộng băng tần của kênh truyền phải là: W ≥ 3C⁄ 4 WVID tổng hợp ≥ 108.3⁄ 4= 81MHz Wcác thtp ≥ 216.3/4 = 162 MHz (thtp: tín hiệu thành phần) Ta thấy băng tần của kênh truyền rất lớn so với kênh truyền của tín hiệu tươngtự (6,5MHz). Muốn truyền đi xa đối với tín hiệu truyền hình số người ta phải giảmtốc độ bit.6.3 Giảm tốc độ bit trong truyền hình Nếu sử dụng dụng PCM tuyến tính để biến đổi số tín hiệu Video tương tự thìtốc độ bit sẽ tăng rất cao và do đó thiết bị Video số cũng như thiết bị truyền dẫn sốcần phải có dải thông rất lớn so với trương hợp tín hiệu Video tương tự. Trong truyền hình số người ta thường lấy tỷ lệ tần số lấy mẫu tín hiệu chói vàtần số lấy mẫu tín hiệu các tín hiệu số màu để đánh giá chất lượng hình ảnh. ƒsY : ƒsc:R-Y : ƒsc:B-Y 4 : 4 : 4 chất lượng cao nhất 4 : 2 : 2 chất lượng cao 4 : 1 : 1 chất lương trung bình 2 : 1 : 1 (dùng cho thoại truyền hình ) Việc giảm tốc độ bit dựa vào các yếu tố sau: + Nguồn tín hiệu Video được xem như nguồn có nhớ. Các thông tin đượctruyền trên 2 dòng kề nhau chỉ khác nhau rất ít và được xem là giống nhau. Nó cũngđúng cho cả hai mành (nửa ảnh) và 2 ảnh kề nhau. Hay nói cách khác : Một số thôngtin nhất định trong tín hiệu Video có thể được khôi phục lại ở đầu thu mà không cầntruyền đi nó. + Dựa vào những đặc điểm sinh lý của mắt người : độ nhạy của mắt, các đặcđiểm về phổ của mắt, khả năng phân biệt của mắt, độ lưu ảnh của võng mạc nênkhông cần truyền đi toàn bộ thông tin chứa trong các dòng và các mành hoặc các ảnhliên tục, các tín hiệu không truyền đi đó gọi là tín hiệu dư thừa (Redundanced VideoSignal)
  • 6. 69 + Để giảm tốc độ bit truyền hình số còn thực hiện chọn mã thích hợp có thểthực hiện theo các nhóm sau: + DPCM: PCM phi tuyến, PCM có dự báo, PCM vi sai. + Mã chuyển vị (chuyển đổi). + Mã nội suy và ngoại suy. Trong đó: PCM đòi hỏi tốc độ bit cao. DPCM sử dụng đặc trưng thống kê ảnhvà tín hiệu Video và cũng như đặc điểm của mắt người cho phép làm giảm tốc độ bitnên trong truyền hình số người ta thường dùng phương pháp điều chế xung mã vi saihơn cả.6.4 Số hóa tín hiệu ở Studio6.4.1. Sơ đồ khối của kênh hình của Trung tâm truyền hình Camera ADC Telecine ADC Đường truyền Trộn Tổg hợp số B.đổi VTR ảnh mã B.đổi T.hiệu Xung đồng hồ VTR mã đồng bộ và lấy mẫu Đường truyền Đ.bộ Đ.bộ Hình 6.2 Sơ đồ khối của kênh hình của Trung tâm truyền hình Mục đích : Số hóa toàn bộ khâu sản xuất chương trình truyền hình. Các tínhiệu Video (ra từ Camera, Telecine...) qua bộ biến đổi DAC để chuyển sang dạng số,đến thiết bị trộn. Tín hiệu ra từ thiết bị trộn có thể được ghi hình VTR số, hoặctruyền dẫn đến các Studio khác hoặc máy phát. Thiết bị đồng bộ tạo tín hiệu đồngbộ,các tín hiệu đồng hồ và xung lấy mẫu cho các thiết bị số.6.4.2. Các tín hiệu số ở Studio Tiêu chuẩn NTSC : 525/60, ƒMax = 4,2MHz ; ƒH = 15750Hz ; TH= 63,555µs Tiêu chuẩn PAL : 625/50, ƒMax= 5,5MHz ; ƒH= 15625Hz ; TH= 64µs Tín hiệu Video trong Studio bao gồm : Tín hiệu chói Y với fS/Y = 13,5MHz, mã PCM tuyến tính, 8bit/1pixel Tín hiệu hiệu số màu C : fS/C = 6,75 MHz, mã PCM tuyến tính, 8bit /1 pixel Tín hiệu số được tạo theo 3 cách : + Nối tiếp, ghép kênh theo thời gian thành một dòng : tốc độ bit 216Mb/s, môtkênh truyền, băng tần cỡ 150 MHz, ưu điểm là chỉ có 1 mạch chuyển đổi. + Song song 3 tín hiệu (cho 1 kênh hình): tốc độ bit 108Mb/s, 54Mb/s,54Mb/s; số kênh là 3 kênh hẹp; ưu điểm từng băng tần hẹp, nhược điểm là nhiềuđường truyền + Nối tiếp song song (ghép kênh theo thời gian và truyền song song) :kết hợpgiữa 2 cách trên.6.4.3. Bộ nhớ ảnh số
  • 7. 70 Bộ nhớ ảnh số trong khâu xử lý tín hiệu số, cho phép tạo được nhiều hiệu ứngđặc biệt. Giả sử số mẫu trên 1 dòng là 720, số dòng là 625 Nên 1 ảnh có : 720×625 = 450.000 mẫu (điểm ảnh trên 1 ảnh) Mà 1 mẫu tương ứng với 8 bit nên dung lượng bộ nhớ 1 ảnh cần khoảng 8×1/2triệu ≈ 4Mbit Hiện nay người ta sử dụng riêng bộ nhớ hình ảnh số cho từng tín hiệu Y : dùng bộ nhớ 4Mbit C : dùng bộ nhớ 2Mbit Có 2 phương pháp :+ Bộ nhớ ảnh số theo nguyên tắc làm trễ tín hiệu (nguyên lý ghi dịch) τ τ τ τ τ vào . .. Mạch Xử ra H ... H H lý T T T Hình 6.3 Bộ nhớ ảnh số theo nguyên tắc làm trễ tín hiệu Bộ nhớ đồng thời đọc các mầu của tín hiệu Video trễ 1 khoảng thời gian : 1, 2, 3...điểm ảnh (τ ) 1, 2, 3...dòng hình (H) tập hợp các mẫu này có thể được dùng để hạn chế 1, 2, 3...mành (T) độ dư thừa thông tin trong tín hiệu Video+ Bộ nhớ theo nguyên tắc ghi đọc tùy ý Vào (Video số) Bộ nhớ ra (Video số) Tạo địa chỉ ghi Tạo địa chỉ đọc Xung chuẩn Điều khiển Hình 6.4 Bộ nhớ ảnh số theo nguyên tắc ghi đọc tuỳ ý
  • 8. 71 Tín hiệu Video số được ghi vào bộ nhớ theo địa chỉ nhờ mạch điều khiển(theo xung nhịp đồng hồ, đồng bộ với tín hiệu ghi) Việc đọc ra được điều khiển bằng bộ tạo địa chỉ, đọc theo phương pháp dịchchuyển (nhờ mạch điều khiển theo xung nhịp đồng hồ đồng bộ với tín hiệu chuẩn) Bộ nhớ này được dùng nhiều trong xử lý tín hiệu Video, tạo hiệu ứng đặc biệt,sửa lỗi thời gian, biến đổi tiêu chuẩn truyền hình, giảm nhiễu đồng bộ ảnh...6.5 Các hệ thống truyền hình số quảng bá Truyền hình quảng bá là truyền hình số kết hợp với công nghệ nén số cho ưuđiểm nổi bật là tiết kiệm được bộ nhớ và tiết kiệm kênh truyền. Một kênh truyền hìnhquảng bá truyền thống khi truyền tín hiệu truyền hình số có thể truyền trên 6 chươngtrình và mỗi chương trình có thể kèm theo 2 đến 4 đường tiếng. Ứng dụng kỹ thuậttruyền hình số có nén có thể truyền một chương trình truyền hình độ phân giải caoHDTV trên một kênh thông thường có băng thông (6-8)MHz, điều mà kỹ thuật tươngtự không thể giải quyết được. Truyền hình số có nén được sử dụng rộng rãi cho nhiều cấp chất lượng khácnhau. Từ SDTV có chất lượng tiêu chuẩn đến HDTV có chất lượng cao với tốc độ bíttừ 5-24Mb/s, được truyền dẫn và phát sóng qua cáp, qua vệ tinh và trên mặt đất. Córất nhiều tiêu chuẩn nén dùng cho truyền hình số: MPEG-1, 2, 3, 4, 7…(MovingPicture Experts Group). Việc phát chương trình quảng bá truyền hình số (digital video broadcastingDVB) chủ yếu sử dụng tiêu chuẩn nén MPEG – 2, nó có phương thức sửa mã sai; căncứ vào các chương trình multimedia, sẽ chọn lựa các phương thức điều chế tươngứng và biên mã của các đường thông tin. Hiện nay có ba tiêu chuẩn truyền hình số có nén dùng trong truyền dẫn và phátsóng là DVB (châu Âu), ATSC (Mỹ), ISDB-T (Nhật), trong đó DVB tỏ ra có nhiềuưu điểm và có khoảng 84% số nước trên thế giới, trong đó có VN lựa chọn sử dụng. Mô hình hệ thống truyền dẫn DVB được mô tả như hình vẽ dưới đây: Dòng chg trình 1 Truyền đa Mã hoá đầu Điều chế Đến mạng chương trình cuối cáp QAM cáp Dòng chg Ghép trình 2 kênh Truyền đa Mã hoá Điều chế Đến vệ chương chương trình kênh QPSK tinh trình Dòng chg Đến máy trình n Truyền đa Mã hoá Điều chế phát sóng chương trình kênh COFDM trạm mặt Truy cập có đất điều kiện Hình 6.5 Mô hình hệ thống truyền dẫn DVB Sau khi xác định các tiêu chuẩn của phát truyền hình số DVB, do các sựtruyền tải Multimedia khác nhau, lĩnh vực ứng dụng khác nhau nên DVB đã được tổ
  • 9. 72chức và phân chia thành một số hệ thống, cụ thể là hệ thống quảng bá truyền hình sốvệ tinh DVB–S (Satellite); hệ thống quảng bá truyền hình số hữu tuyến DVB–C(Cable); hệ thống quảng bá truyền hình số trên trái đất DVB–T (Terrestrial); hệ thốngquảng bá truyền hình số vi ba DVB–M (Microwave); hệ thống quảng bá truyền hìnhsố theo mạng tương tác DVB–I (Interact); hệ thống truyền hình số hệ thống cộngđồng DVB–CS (Community System),v.v .6.5.1 Hệ thống quảng bá truyền hình số hữu tuyến DVB-C Đặc điểm chung: DVB-C: Hệ thống truyền dẫn qua cáp sử dụng độ rộng kênh truyền 7-8MHz,điều chế QAM với 64 trạng thái (64-QAM), tốc độ dữ liệu cực đại từ lớp truyềnMPEG-2 là 38,1Mb/s. Trong mạng truyền hình hữu tuyến do tín hiệu hình ảnh được truyền tải trênđường dây cáp đồng trục nên nó ít bị can nhiễu bên ngoài. Trong các nguyên tắcDVB đã qui định sử dụng các phương thức điều chế QAM, căn cứ vào trạng thái môitrường truyền tải có thể sử dụng các tốc độ điều chế khác nhau như 16-QAM; 128-QAM; 256-QAM . Tín hiệu từ vệ tinh Máy thu Bộ giải điều vệ tinh số chế số Bộ trộn Tín hiệu từ vệ tinh Máy thu Bộ giải điều Mạng hữu vệ tinh số chế số tuyến Tín hiệu Máy từ vệ tinh Máy thu Bộ giải điều phát vệ tinh số chế số Hình 6.6 sơ đồ khối hệ thống truyền hình số hữu tuyến Hình 6.6 là sơ đồ của hệ thống quảng bá truyền hình số hữu tuyến . Nếu tínhiệu truyền hình lấy nguồn từ vệ tinh thì cần một máy thu vệ tinh số IRD (IntegratedReceiver Coder) để thu các chương trình khác nhau và chuyển đổi thành dòng dữliệu MPEG-2, đối với tín hiệu thị tần – âm tần AV thì cần bộ giải nén biên mã số đểgiải mã tín hiệu, tạo ra dòng dữ liệu MPEG-2. Nguồn tín hiệu khác nhau sẽ tạo radòng dữ liệu MPEG-2 ở bộ trộn nhiều đường số để tiến hành trộn và thu được dòngtín hiệu có tốc độ cao hơn . Sau đó tín hiệu này đưa vào bộ điều chế QAM, bộ biếntần để đạt được dải tần cần thiết cho mạng truyền hình hữu tuyến.6.5.2 Hệ thống quảng bá truyền hình số vệ tinh DVB–S Đặc điểm chung: DVB-S: Hệ thống truyền dẫn qua vệ tinh DVB-S có các đặc trưng như sau: Sửdụng băng tần băng C và KU, điều chế số QPSK, tối ưu hoá cho từng tải riêng chotừng bộ phát đáp (Transponder: thiết bị thu phát trên vệ tinh) và công suất hiệu dụng,tốc độ dữ liệu cực đại từ lớp truyền MPEG-2 là 38,1Mb/s. Bộ mã hóa MPEG Bộ Bộ Bộ đổi Phát lên Bộ mã hóa trộn điều tần lên vệ tinh MPEG nhiều chế đường QPSK Bộ mã hóa MPEG Hình 6.7 Sơ đồ khối hệ thống quảng bá truyền hình số vệ tinh
  • 10. 73 Nguyên lí quảng bá truyền hình số vệ tinh trình bày ở hình 6.7. Thông tin âmtần và thị tần và các tín hiệu số trước tiên sẽ đi qua bộ nén biên mã số MPEG 2(ENC) tiến hành việc nén biên mã , tín hiệu truyền hình số với tốc độ trên 200Mb/sđược nén xuống còn 6Mb/s, dòng số liệu MPEG-2 bị nén nhiều đường sẽ được đưavào bộ trộn nhiều đường số tiến hành việc trộn, ở ngõ ra sẽ nhận được dòng mãMPEG-2 có tốc độ càng cao hơn. Căn cứ vào yêu cầu, các chương trình truyền hìnhcần truyền tải sẽ được thực hiện việc mã hóa, sau đó dòng số liệu MPEG-2 được đưavào bộ điều chế số QPSK. Cuối cùng tiến hành biến tần, tín hiệu QPSK được điềuchế tới trung tần IF, đạt tới tần số vi ba cần thiết của dải sóng C hoặc K U, thông quaanten phát tiến hành phát xạ lên truyền hình vệ tinh. Sơ đồ khối của hệ thống thu truyền hình số vệ tinh như hình 6.8. Tín hiệu vệtinh qua bộ biến tần LNB, máy thu vệ tinh số IRD (integrated receiver coder ) sẽ tiếnhành việc giải điều chế QPSK, giải mã đưa ra tín hiệu âm tần và thị tần, nếu dùngđầu nối thu CATV ở trước thì mạng truyền hình hữu tuyến có thể được chia thànhphương thức truyền tải tương tự và phương thức truyền tải số. Trong phương thức truyền tải tương tự thì số đường truyền đạt và số lượngmáy thu bằng nhau, do tín hiệu đầu ra của máy thu vệ tinh số IRD là AV cho nên cầnphải dùng các bộ điều chế tương tự với các kênh tần khác nhau để truyền tải tín hiệutới hộ dùng. Tín hiệu từ vệ A tinh Bộ Máy Tivi biến thu vệ thông tần tinh số V thường Hình 6.8 Sơ đồ khối hệ thống thu truyền hình số6.5.3 Hệ thống quảng bá truyền hình số trên mặt đất DVB –T Đặc điểm chung: DVB-T: Hệ thống phát sóng số trên mặt đất DVB-T sử dụng độ rộng kênh 7-8MHz, tốc độ dữ liệu cực đại từ lớp truyền MPEG-2 là 24Mb/s. Người ta sử dụngphương pháp điều chế số mã hoá ghép kênh theo tần số trực giao COFDM do sựtruyền tải của hệ thống quảng bá truyền hình số trên mặt đất tương đối đặc biệt, có Tín hiệu từ Máy thuhiện tượngtinh xạ tín hiệu nhiều lần, can nhiễu rất nghiêm trọng. vệ phản vệ tinh số Bộ trộn nhiều đường Tín hiệu từ vệ tinh Máy thu Bộ điều chế số vệ tinh số Bộ mã hóa Bộ nâng tần A V MPEG - 2 VHF UHF A Bộ mã hóa V MPEG - 2 Hình 6.9 Sơ đồ khối hệ thống DVB-T
  • 11. 74