Truyền hình số

Đồ An Tốt nghiệp Truyền Hình Số MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .1 PHẦN I: HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH .2 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN .2 1.2 SỰ RA ĐỜI CỦA TRUYỀN HÌNH VIỆT NAM 1.3 HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CHƯƠNG II CÁC HỆ TRUYỀN HÌNH MÀU 2.1 HỆ TRUYỀN HÌNH MÀU NTSC 2.1.1 Giới thiệu NTSC (National Television Standard Comute) .7 2.1.2 Các tín hiệu hình mầu .7 2.1.2.1.Tín hiệu chói EY : Do hệ NTSC phát triển từ hệ truyền hình đen trắng F.C.C lên th EY có đặc điểm sau : 2.1.2.2 Tín hiệu mầu EI, EQ 2.1.2.3 Phương pháp mang tín hiệu mầu : 2.1.2.4 Tín hiệu địng mầu (Color Burst Burst) .9 2.1.3 Bộ lập mã màu 10 2.1.4 Bộ giải mã màu .11 2.1.5 Kênh chói 12 2.1.6 Kênh mầu 12 2.2-Hệ TRUYỀN HÌNH MÀU PAL 12 2.2.1 Giới thiệu .12 2.2.2.1-Tín hiệu chói : EY .13 2.2.2.2-Tín hiệu mầu V, U 13 2.2.2.3-Tín hiệu đồng mầu 14 2.2.3 Bộ lập mã mầu 15 2.2.4 Bộ giải mã mầu .16 2.3 HỆ TRUYỀN HÌNH MÀU SECAM 17 2.3.1 Giới thiệu .17 2.3.2 Các tín hiệu hình mầu 18 2.3.2.1-Tín hiệu chói EY .18 2.3.2.2-Tín hiệu mầu DR DB 18 SV:Nguyễn Thị Quy Viện Đại Học Mở Hà Nội Đồ An Tốt nghiệp Truyền Hình Số 2.3.2.3-Phương pháp mang tín hiệu mầu 18 2.3.3 Bộ giải mã mầu : 20 PHẦN II TRUYỀN HÌNH SỐ 22 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ .22 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 22 1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA TRUYỀN HÌNH SỐ .24 1.2.1.Yêu cầu băng tần .24 1.2.2.Tỷ lệ tín hiệu tạp âm (Signall/Noise) 24 1.2.3.Méo phi tuyến .25 1.2.4.Chồng phổ (Aliasing) 25 1.2.5.Xử lý tín hiệu 25 1.2.6.Khoảng cách trạm truyền hình đồng kênh 25 1.2.7.Hiện tượng Ghosts (bóng ma) 26 1.3 SƠ ĐỒ KHỒI HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ 26 1.4 ƯU NHƯỢC ĐIỂM SO VỚI TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TỰ 27 CHƯƠNG II: CÁC KỸ THUẬT CƠ BẢN TRONG TRUYỀN HÌNH 28 2.1 SỐ HĨA TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH 28 2.1.1 Mở đầu 28 2.1.2 Biến đổi tương tự sang số (ADC) 28 2.1.3 Biến đổi số sang tương tự (DAC) 28 2.1.4 Số hóa tín hiệu video .29 2.1.4.1.Lấy mẫu 31 2.1.4.2 Lượng tử hoá 38 2.1.4.3 Tín hiệu chuẩn thời gian TRS (Time Reference Signal) 43 2.1.4.4 Dữ liệu phụ ANC (Ancillary Data) 44 2.1.4.5 Quan hệ mành số mành tương tự .45 2.1.5 Số hóa tín hiệu audio .46 2.1.5.1 Lấy mẫu tín hiệu .46 2.1.5.2 Lượng tử hoá 47 2.1.5.3 Mã hoá .47 2.2 KỸ THUẬT NÉN ÂM THANH & HÌNH ẢNH 48 2.2.1 NÉN VIDEO SỐ 48 2.2.1.1.Mục đích nén 48 SV:Nguyễn Thị Quy Viện Đại Học Mở Hà Nội Đồ An Tốt nghiệp Truyền Hình Số 2.2.1.2 Thực chất nén Video 48 2.2.1.3.Các phương pháp nén 52 2.2.1.4.Các loại mã dùng nén .54 2.2.1.5.Nén ảnh 59 2.2.1.6.Nén liên ảnh .63 2.2.1.7.CHUẨN NÉN VIDEO MPEG 66 2.2.1.8.Tiêu chuẩn MPEG-1 73 2.11.3.1.Cấu trúc dòng bit video MPEG-2 75 2.11.3.3.Tính phân cấp 77 2.2.2 Các kỹ thuật nén số liệu audio 78 2.2.2.1 Nén không suy hao 78 2.2.2.2 Nén có suy hao 80 2.2.2.3 Q trình mã hố audio 81 2.2.2.4 Chuẩn nén audio MPEG 82 2.2.2.5 Chuẩn nén audio MPEG-2 .88 CHƯƠNG III TRIỂN KHAI TRUYỀN HÌNH SỐ 91 3.1 Đài Truyền hình kỹ thuật số VTC .91 3.2 Tổng cơng ty nghe nhìn tồn cầu AVG .91 3.3 Các Đài truyền hình sử dụng cơng nghệ truyền hình số khác xu phát triển truyền hình số 91 KẾT LUẬN 93 SV:Nguyễn Thị Quy Viện Đại Học Mở Hà Nội Đồ An Tốt nghiệp Truyền Hình Số LỜI NĨI ĐẦU Trong năm gần kinh tế nước ta bước sang giai đoạn phát triển mạnh mẽ lĩnh vực sống, công nghệ đạt nhiều thành tựu lớn đời sống xã hội Trong bối cảnh đó, cơng nghệ truyền hình bắt kịp với tiến trình Truyền hình đen trắng có từ trước chiến tranh giới thứ hai Sau thời gian dài tồn truyền hình màu dần thay cho truyền hình đen trắng trở thành thơng dụng Nhu cầu trao đổi thông tin ngày tăng việc ứng dụng công nghệ thông tin trở nên phổ biến thiếu lĩnh vực truyền thông để phục vụ nhu cầu Sự bộc lộ nhiều hạn chế truyền hình tương địi hỏi phải có cải tiến thay hệ thống truyền hình truyền thống hệ thống truyền hình khắc phục nhược điểm hệ thống cũ phát huy mạnh việc tương thích với mạng máy tính Truyền hình số đời Truyền hình số hệ thống truyền hình mà từ bên phát đến bên thu số hóa Cơng nghệ truyền hình số vượt hẳn mặt Tín hiệu truyền nhẹ hơn, hình ảnh chất lượng tăng lên Các tín hiệu số hồn tồn tương thích với nhau, truyền tải xử lý mạng máy tính Các tín hiệu truyền hình số cịn chuỗi bít hay đồ thị mắt Nhờ phát triển vượt bậc khoa học kỹ thuật, đặc biệt phát triển cơng nghệ số với ưu việt hẳn với cơng nghệ tương tự Do truyền hình số thay đổi truyền hình tương tự Được giúp đỡ nhiệt tình thầy Nguyễn Vũ Sơn em hoàn thành đồ án Xong điều kiện khả thực lý thuyết chủ yếu, chưa có nhiều kiến thức thực tế nên khơng tránh khỏi sai sót Em mong thầy, thơng cảm góp ý cho em thiếu sót Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nguyễn Thị Quy SV:Nguyễn Thị Quy Viện Đại Học Mở Hà Nội Đồ An Tốt nghiệp Truyền Hình Số PHẦN I: HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Truyền hình loại phương tiện thơng tin đại chúng xuất từ khoảng kỷ XX, phát triển nhanh chóng, mạnh mẽ phổ biến rộng rãi vòng vài ba thập niên trở lại Thế mạnh đặc trưng truyền hình cung cấp thơng tin dạng hình ảnh ( Kết hợp âm mức độ định với chữ viết) mang tính hấp dẫn sinh động, trực tiếp tổng hợp Từ đó, loại hình phương tiện truyền thơng độc đáo, đặc biệt tạo nên người tiếp nhận thông tin hiệu tổng hợp tức thời nhận thức thẩm mỹ, trước hết trình độ trực quan, trực cảm Bằng kết hợp chức phản ánh – nhận thức thẩm mỹ - giải trí với nhau, truyền hình ngày thu hút nhiều khán giả Vai trị, vị trí, ảnh hưởng tác động truyền hình cơng chúng nói chung, q trình hình thành định hướng dư luận xã hội nói riêng tăng lên nhanh chóng Truyền hình tương tự có lịch sử phát triển lâu dài, năm 30 với thí nghiệm quét tia điện tử Trải qua bao thăng trầm lịch sử, có nhiều thành tựu đạt truyền hình Năm 1941, Mỹ nghiên cứu hệ truyền hình 525 dịng Sau chiến tranh giới thứ hai Anh nước tiếp tục phát triển truyền hình đen trắng hệ 405 dịng cịn Pháp sử dụng hệ truyền hình 441 dịng Năm 1948, Pháp hệ truyền hình 819 dịng đưa vào sử dụng ngày nay, để tăng tính tương thích đồng thời đồng ngành cơng nghiệp truyền hình, châu Âu thống sử dụng hệ truyền hình 625 dịng 1.2 SỰ RA ĐỜI CỦA TRUYỀN HÌNH VIỆT NAM Ngày 7/9/1970, chương trình truyền hình thử nghiệm nước Việt Nam dân chủ cộng hịa phát sóng Chương trình Đài tiếng nói Việt Nam thực Trước đó, ngày 4/1/1968, phó thủ tướng Lê Thanh Nghị ký định số 01/TTG-VP cho phép tổng cục thơng tin(trực thuộc Chính Phủ) thành lập SV:Nguyễn Thị Quy Viện Đại Học Mở Hà Nội Đồ An Tốt nghiệp Truyền Hình Số “Xưởng phim vơ tuyến truyền hình Việt Nam” Đây xưởng phim nhựa 16 ly, có nhiệm vụ làm phim thời tài liệu truyền hình gửi nước ngồi nhờ đài truyền hình nước xã hội chủ nghĩa phát sóng họ để tuyên truyền đối ngoại, đồng thời hướng dẫn hợp tác với đồn làm phim vơ tuyến truyền hình nước ngồi đến quay phim Việt Nam năm 1971 Chính phủ định chuyển xưởng phim vơ tuyến truyền hình từ tổng cục thơng tin sang Đài tiếng nói Việt Nam, tăng cường cho truyền hình đội ngũ làm phim thời tài liệu có kinh nghiệm thực tế có số vốn tư liệu quý Giữa năm 1966, Mỹ đưa truyền hình vào miền Nam Khi nhận thông tin này, biện tập đội ngũ cán kỹ thuật Đài tiếng nói Việt Nam tâm lao vào đua chuẩn bị cho truyền hình để tiếp quản điều hành Đài truyền hình miền Nam sau giải phóng Sau thời gian dài nỗ lực đội ngũ ngày 7/9/1970 chương trình tổ chức 58 Quán Sứ Chương trình gồm 15 phút tin tức phát viên trực tiếp đọc micro 45 phút ca nhạc Sau thời gian thử nghiệm, tối 30 tết Tân Hợi (27/1/1971), nhân dân thủ đô Hà Nội xem chương trình truyền hình Sau thử nghiệm phát sóng thành cơng, chương trình thử nghiệm phát hai tối tuần, tối dài 2h30’ tăng lên dần Các chương trình dài mắt: Vì an ninh Tổ Quốc, Câu lạc nghệ thuật, Quân đội nhân dân, Kinh tế… Tới chuyển vể trung tâm truyền hình Giảng Võ, từ 16/6/1976 thức phát sóng hàng ngày 1.3 HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH Hệ thống truyền hình hệ thống biến đổi hình ảnh âm kèm theo thành tín hiệu điện, truyền đến máy thu, nơi thực biến đổi tín hiệu thành dạng ban đầu hiển thị nên dạng hình ảnh truyền hình dựa cảm nhận ảnh sáng mắt người để truyền thông tin cần thiết Q trình gia cơng tín hiệu hình ảnh phía phát phía thu minh hoạ sau: SV:Nguyễn Thị Quy Viện Đại Học Mở Hà Nội Đồ An Tốt nghiệp Truyền Hình Số Phía Phát 16 Phía thu Hình 1: Q trình thu phát truyền hình Phía phát Khối 1: Tín hiệu hình ảnh cần truyền Khối 2: Camera điện tử Khối 3: Trung tâm xử lý (Studio) Khối 4: Truyền dẫn tín hiệu hình Khối 5: Máy phát hình Khối 6: Đường truyền (cáp đồng trục) Khối 7: Anten phát Phía thu Khối 1: Anten thu Khối 2: Đường truyền dẫn từ anten thu (cáp) Khối 3: Mạch điện tử máy thu hình Khối 4: Đèn hình (màn hình) SV:Nguyễn Thị Quy Viện Đại Học Mở Hà Nội Đồ An Tốt nghiệp Truyền Hình Số Nguyên lý hệ thống truyền hình: Hình ảnh quang (1) hiển thị độ chói phản xạ B(x,y) thiết bị Camera điện tử (2) chiếu ảnh vật cần truyền biến đổi ảnh quang thành tín hiệu điện, tức chuyển đổi ảnh – tín hiệu Tín hiệu mang tin tức hình ảnh gọi tín hiệu video Tín hiệu video biến đổi theo sáng tối, mầu sắc hình ảnh quang tín hiệu khơng liên tục phân tán ảnh quang thành điểm (gọi phần tử hình) Tín hiệu hình tiếp tục tới trung tâm gia cơng (3) khuyếch đạt tiêu chuẩn kỹ thuật qua truyền dẫn (4) đưa tới máy phát hình Tại máy phát hình sóng mang, tín hiệu hình điều chế, qua đường truyền dẫn (6) tới anten (7) Tại tín hiệu xạ vào khơng gian dạng sóng cao tần Tại phía thu q trình ngược lại: Anten thu nhận sóng từ đài phát qua khuyếch đại lên đến mức cần thiết đưa đến chuyển đổi tín hiệu ảnh (chuyển đổi lượng điện thành lượng ánh sáng), đổi tần, tách sóng để phục hồi lại tín hiệu hình Sau khuyếch đại đủ mức điện áp cần thiết tín hiệu hình đưa tới đèn hình Đèn hình biến đổi tín hiệu điện thành hình ảnh quang tương ứng lúc ban đầu phát Để đồng cho mạch quét phía phát phía thu người ta sử dụng tín hiệu đồng Để thực đồng đồng pha người ta dùng tạo xung đồng Xung đồng đưa tới chuyển đổi ảnh – tín hiệu để khống chế q trình phân tích ảnh đồng thời đưa đến khuyếch đại gia cơng tín hiệu cộng với tín hiệu hình truyền sang phía thu Tín hiệu hình cộng thêm xung đồng gọi tín hiệu truyền hình Vậy vơ tuyến truyền hình ngành kỹ thuật sử dụng tín hiệu điện tử, tin học truyền hình ảnh, tiếng nói đến người xem Truyền hình phương tiện thơng tin đại chúng có hấp dẫn mang tính thuyết phục cao Ở nước ta, năm 1970 truyền hình đen trắng phát thí nghiệm, năm 1978 phát thí nghiệm truyền hình mầu hệ SECAM từ tháng năm 1991 phát theo hệ PAL D,K tức phát hệ mầu PAL kết hợp hệ đen trắng OIRT SV:Nguyễn Thị Quy Viện Đại Học Mở Hà Nội Đồ An Tốt nghiệp Truyền Hình Số Ngày chuyển từ kỹ thuật Analog sang kỹ thuật cơng nghệ Digital Rõ ràng có chuyển sang kỹ thuật Digital phát huy mạnh công nghệ điện tử Rất nhiều công nghệ đưa vào ứng dụng truyền hình để đem lại hiệu lớn điều chế Digital nâng cao hiệu suất máy phát, vệ tinh đem lại vùng phủ sóng rộng lớn cơng nghệ nén tín hiệu, kỹ sảo, kiểm tra đo thử nhanh nhạy thực thiết bị vận hành tự động điều khiển từ xa, nâng cao chất lượng hồi phục lại tín hiệu âm tần, thị tần SV:Nguyễn Thị Quy Viện Đại Học Mở Hà Nội Đồ An Tốt nghiệp Truyền Hình Số CHƯƠNG II CÁC HỆ TRUYỀN HÌNH MÀU 2.1 HỆ TRUYỀN HÌNH MÀU NTSC 2.1.1 Giới thiệu NTSC (National Television Standard Comute) Là hệ truyền hình màu đại chúng có tính trùng hợp giới Được nghiên cứu từ năm 1950 đến 1953 sử dụng từ năm 1954 Mỹ Ngày nay, hệ NTSC sử dụng Nhật Bản, Canađa, Philipin, Đài Loan, Nam Triều Tiên nhiều nước khác 2.1.2 Các tín hiệu hình mầu 2.1.2.1.Tín hiệu chói EY : Do hệ NTSC phát triển từ hệ truyền hình đen trắng F.C.C lên th EY có đặc điểm sau : *EY xác định theo biểu thức : EY = 0,299 ER + 0,587 EG +0,114EB *Dải tần : từ đến 4,2 MHz 2.1.2.2 Tín hiệu mầu EI, EQ -ở hệ NTSC tiêu chuẩn tần số cao tín hiệu chói giới hạn 4,2 MHz nên phải chọn trục I Q thay cho trục (R-Y) (B-Y), để có khả dùng tín hiệu mầu dải tần rộng tín hiệu mầu có dải tần hợp nhằm đảm bảo cho độ rõ mầu ảnh truyền hình, loại trừ méo xuyên tín hiệu mầu sau mạch tách xung đồng -Vị trí tối ưu trục : +I sớm pha 330 so với trục + (R-Y) +Q sớm pha 300 so với trục + (B-Y) Lúc nguồn EI có độ rộng dải tần – 1,5 MHz EQ có độ rộng dải tần – 1,5MHz SV:Nguyễn Thị Quy Viện Đại Học Mở Hà Nội