Đang tải... (xem toàn văn)
Lêi nãi ®Çu Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa §IÖN Tö VIÔN TH¤NG B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiÖp §Ò tµi C«ng NghÖ TruyÒn H×nh Sè Gi¸o viªn híng dÉn PGS TS NguyÔn V¨n Khang Sinh viªn thùc hiÖn TrÇn Do n[.]
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Khoa ĐIệN Tử VIễN THÔNG Báo cáo thực tập tốt nghiệp Đề tài: Công Nghệ Truyền Hình Số Giáo viên hớng dẫn : PGS TS Nguyễn Văn Khang Sinh viên thực : Trần DoÃn Bộ Báo Cáo Thực Tập Tốt nghiệp Trờng Đại Học Bách Khoa1 Lớp : Điện Tử Viễn Thông- K3 UNESCO Hà Nội - 12/2012 SV:Trần DoÃn Bộ - UN07 - 6066 Lớp Điện Tử Viễn Thông- K3 UNESCO Báo Cáo Thực Tập Tốt nghiệp Trờng Đại Học Bách Khoaii Lời Cảm Ơn Trong trình làm đồ án tốt nghiệp em đà vận dụng đợc kiến thức mà thầy, cô đà truyền đạt năm vừa qua đồng thời em hiểu thêm đợc nhiều kiến thức mới, đặc biệt kỹ thuật nén tín hiệu audio, video cách xử lý tín hiệu truyền dẫn phát sóng chơng trình truyền hình số Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Văn Khang đà trực tiếp hớng dẫn em làm đồ án Đồng thời em xin chân thành cảm ơn thầy cô trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội đà truyền đạt cho em kiến thức năm qua để em hoàn thành đề tài đợc giao Sinh viên Trần DoÃn Bộ SV:Trần DoÃn Bộ - UN07 - 6066 Lớp Điện Tử Viễn Thông- K3 UNESCO ii Báo Cáo Thực Tập Tốt nghiệp Trờng Đại Học Bách Khoaiii MỤC LỤC Lời nói đầu .1 Chương 1:Tổng Quan Về Cơng Nghệ Truyền Hình Số .3 Chương 2:Xử lý tín hiệu video 10 2.1 Số hoá tín hiệu video 10 2.1.1 Lấy mẫu 11 2.1.2 Lượng tử hoá 17 2.1.3 Tín hiệu chuẩn thời gian TRS (Time Reference Signal) 20 2.1.4 Dữ liệu phụ ANC (Ancillary Data) 21 2.1.5 Quan hệ mành số mành tương tự .21 2.2 Nén tín hiệu video .23 2:2:1 Mã hoá dự báo DPCM 26 2:2:2 Mã chuyển vị (Transform Coding) 28 2.2.3 Nén ảnh (Intra-frame Compression) .32 2.2.5 Chuẩn nén video MPEG 40 Kết Luận .44 SV:TrÇn Do·n Bé - UN07 - 6066 Líp §iƯn Tư ViƠn Thông- K3 UNESCO iii Báo Cáo Thực Tập Tốt nghiệp Trờng Đại Học Bách Khoaiv DANH MC HèNH, BNG HèNH Hình 1.1 : Sơ đồ cấu trúc tổng quát hệ thống truyền hình số Hình 2.1: Biến đổi A/D tín hiệu video màu tổng hợp 10 Hình 2.2: Biến đổi A/D tín hiệu video màu thành phần 10 H×nh 2.3: CÊu tróc trùc giao .12 H×nh 2.4: CÊu tróc “ quincunx mành 12 Hình 2.5: CÊu tróc “ quincunx “ dßng 12 Hình 2.6: Quan hệ dòng video số dòng video tơng tự hệ 525 dòng / 60 mành .14 Hình 2.7: Quan hệ dòng video số dòng video tơng tự hệ 625 dòng / 50 mành .14 Hình 2.8 : Tiêu chuÈn 4:4:4 15 Hình 2.9 : Tiêu chuẩn 4::2:2 16 Hình 2.10 : Tiêu chuẩn 4:2:0 .16 H×nh 2.11 : Tiªu chuÈn 4:1:1 .16 Hình 2.12 : Quan hệ mành số mành tơng tự hệ 525 dòng / 60 mành 22 H×nh 2.13 : Quan hệ mành số mành tơng tự hệ 625 dòng / 50 mành 22 Hình 2.14 : Sự phối hợp kĩ thuật nén 24 Hình 2.15 : M· ho¸ DPCM 27 Hình 2.17 : Sơ đồ khối DPCM liên mành .28 SV:Trần DoÃn Bộ - UN07 - 6066 Lớp Điện Tử Viễn Thông- K3 UNESCO iv Báo Cáo Thực Tập Tốt nghiệp Trờng Đại Học Bách Khoav Hình 2.18 : Quá trình mà hoá DCT chiều 31Hình 2.19 : Biến đổi DCT hai chiều 32 Hình 2.20 : Nén theo ảnh (Frame) .33 Hình 2.21 : Nén theo mành (Field) 33 Hình 2.22 : Nén ảnh (Intra-frame Compression) .33 Hình 2.23 : Cấu tạo MB theo chuẩn lấy mẫu 34 Hình 2.24 : Quét zig-zag hệ số lợng tử hoá DCT 35 Hình 2.25 : Quá trình nén ảnh 36 H×nh 2.27 : Sù bï chun ®éng 38 H×nh 2.28 : Các khung hình I, B P 39 Hình 2.29 : Nén liên ảnh 39 H×nh 2.30 : Bé mà hoá Video MPEG 42 Hình 2.31 : CÊu tróc nhãm ¶nh .43 Hình 2.32 : Giải nén MPEG 43 SV:TrÇn Do·n Bé - UN07 - 6066 Lớp Điện Tử Viễn Thông- K3 UNESCO v Báo Cáo Thực Tập Tốt nghiệp Trờng Đại Học Bách Khoavi BNG Bảng 2.1: Giá trị từ mà ứng với mức điện áp tín hiệu Y 18 Bảng 2.2 : Giá trị từ mà ứng với mức điện áp tín hiệu Y Số ho¸ 10 bit; 0,799 mV / møc 18 Bảng 2.3 : Giá trị từ mà ứng với mức điện áp tín hiệu CB, CR Sè ho¸ bit, 3,125 mV / møc 19 Bảng 2.4 : Giá trị từ mà ứng với mức điện áp tín hiệu CB, CR Sè ho¸ 10 bit; 0,781 mV / møc 19 SV:TrÇn Do·n Bé - UN07 - 6066 Lớp Điện Tử Viễn Thông- K3 UNESCO vi Báo Cáo Thực Tập Tốt nghiệp Trờng Đại Học Bách Khoa1 Lời nói đầu Trong năm gần đây, với sách mở cửa đắn Đảng nhà nớc kinh tế nớc nhà đà phát triển với tốc độ cao Các thành tựu khoa học kỹ thuật giới đà nhanh chóng thâm nhập vào nớc ta Đặc biệt lĩnh vực điện tử-viễn thông, xuất công nghệ đại, dây chuyền sản xuất có mức độ tù ®éng hãa cao víi hƯ thèng ®iỊu khiĨn tù động tiên tiến đà tạo điều kiện thúc đẩy thành phần kinh tế nớc phát triển vợt bậc số lợng lẫn chất lợng Sự phát triển không ngừng kỹ thuật số đà xâm nhập vào hầu hết tất lĩnh vực khoa học kĩ thuật, kĩ thuật truyền hình không nằm trình Công nghệ số diễn truyền hình ngày không yêu cầu ngày cao chất lợng dịch vụ truyền hình mà sức ép tăng lên nguồn tài nguyên phổ tần số Đối với nớc có công nghiệp truyền hình-viễn thông phát triển mạnh, vấn đề trở nên gay gắt hết Bên cạnh đó, nhu cầu cạnh tranh kinh tế thị trờng đà thúc ép nớc phải nhanh chóng xác lập lựa chọn chuẩn số thích hợp, để sớm tung thiết bị hay dịch vụ số để chiếm thợng phong thị trờng Hầu hết nớc đà đặt lộ trình SV:Trần DoÃn Bộ - UN07 - 6066 Lớp Điện Tử Viễn Thông- K3 UNESCO Báo Cáo Thực Tập Tốt nghiệp Trờng Đại Học Bách Khoa2 chuyển đổi sang số chấm dứt truyền hình tơng tự khoảng thời gian từ 10 đến 15 năm tới Đối với Việt Nam, nớc nghèo với đặc thù riêng mình, vấn đề số hoá lại có ý nghĩa khác Về tài nguyên phổ tần, có lẽ vòng 10 đến 15 năm tới, cha bị thúc ép gay gắt nh nớc có ngành truyền hình-viễn thông phát triển Bên cạnh mục đích nâng cao chất lợng phục vụ ngời xem, truyền hình Việt Nam 10 đến 15 năm buộc phải chuyển sang số thiết bị tơng tự không đợc sản suất Nh vậy, số hoá truyền hình đờng tất yếu mà truyền hình Việt Nam cần phải nhiều khó khăn trớc mắt nh điều kiện kinh tế eo hẹp, công nghiệp trình độ khoa học kỹ thuật non trẻ Trong khuôn khổ đồ án, em đề cập tới vấn đề trình thực số hoá tín hiệu truyền hình tơng tự, đồng thời trình bày khái quát phơng thức truyền dẫn, tiêu chuẩn truyền hình số Bố cục đồ án bao gồm chơng: Chơng1:Tổng quan công nghệ truyền hình sè Ch¬ng2: Xư lý tÝn hiƯu video : bao gồm số hoá thực nén tín hiệu video Mặc dù thân đà có nhiều cố gắng song trình độ chuyên môn giới hạn, tài liệu tham khảo hạn chế cộng với thời SV:Trần DoÃn Bộ - UN07 - 6066 Lớp Điện Tử Viễn Thông- K3 UNESCO Báo Cáo Thực Tập Tốt nghiệp Trờng Đại Học Bách Khoa3 gian thực không dài nên trình thực không tránh đợc sai lầm, thiếu sót Vì điều kiện thực tế không cho phép nên đồ án em dừng lại mức độ lý thuyết Rất mong đợc thông cảm hớng dẫn, bảo thêm thầy cô bè bạn để em hiểu rõ lĩnh vực Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy cô, bạn bè đà giúp đỡ em trình thực Đặc biệt hớng dẫn tận tình thầy PGS.TS Nguyễn Văn Khang, thầy đà trực tiếp dẫn, định hớng, tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án SV:Trần DoÃn Bộ - UN07 - 6066 Lớp Điện Tử Viễn Thông- K3 UNESCO