Dạng tín hiệu hình
Tín hiệu hình là tín hiệu đơn cực tính, bởi vì độ chói của ảnh có trị số dơng, biến đổi từ không đến trị số dơng cực đại.Nếu ứng với điểm trắng của ảnh, tín hiệu có trị số điện áp lớn nhất; ứng với các điểm đen, tín hiệu có điện áp nhỏ nhất (trị số đại số) thì gọi là tín hiệu cực tính dơng.Ngợc lại, ta gọi là tín hiệu cực tính âm mức trăng mức đen mức xung tắt mức xung đb
Hình 1.2 Tín hiệu hình Xung tắt mặt
Tín hiệu hình có chứa thành phần một chiều (trị trung bình).Trị trung bình của tín hiệu đối với mỗi dòng tỷ lệ với độ chói trung bình của dòng đó.Trị trung bình của tín hiệu đối với mỗi ảnh tỷ lệ với đội chói trung bình của ảnh đó.
Do đặc tính đơn cực tình (có tính chất nh tín hiệu xung) nên khi đo lờng tín hiệu hìn, không đo theo trị số hiệu dụng, mà đo theo trị số trị số giữa đỉnh với đỉnh (hiệu số giữa mức cực đại và mực cực tiểu của tín hiệu, ký hiệu là Uđỉnh - đỉnh).
Trong quá trình chuyển đổi, tín hiệu hình bị ngắt quãng qua từng dòng.Tia điện tử làm nhiệm vụ chuyển đổi ảnh quang thành tín hiệu điện quét lên bia thành từng dòng, khi hết một dòng tia đợc trở lại đầu dòng để quét dòng tiếp theo.
II Phổ tín hiệu hình
Tần phổ của tín hiệu hình là phổ gián đoạn, gồm các hài tần số mặt và các nhóm phổ quanh hài của tần số dòng, trong đó hài càng cao thì biên độ càng bé. fm
Hình 1.3: Phổ tín hiệu hình Đặc điểm của phổ tín hiệu là giữa các nhóm phổ hài tần số dòng tồn tại các khoảng trống.Có thể lợi dụng các khoảng trống này để truyền những tín hiệu khác.Tr- ờng hợp hai tín hiệu có cấu trúc phổ cho nhau, nếu bố trí sao cho các nhóm phổ của tín hiêu thứ hai nhằm vào các khoảng trống giữa các nhóm phổ của tín hiệu thứ nhất, thì có thể truyền cả hai tín hiệu ấy trên một kênh thông tin, và sau đó tách chúng ra đ- ợc.Tính chất này đợc ứng dụng trong truyền hình màu.Phổ của tín hiệu màu đợc xắp đặt vào các khoảng trống của phổ tín hiệu chói.Trong các hệ thống truyền hình đo lờng cũng lợi dụng các khoảng trống này để truyền các tín hiệu kiểm tra.
Chơng II Giới thiệu truyền hình số
I.Hệ thống truyền hình số
Trong kỹ thuật truyền hình tơng tự để truyền đi hình ảnh và âm thanh thì tín hiệu hình ảnh và âm thanh phải đợc điều chế Sau đó, các tín hiệu điều chế đợc ghép kênh khuếch đại để ra anten và bức xạ ra không gian.Tại điểm thu , tín hiệu sẽ đợc giải điều chế để khôi phục lại hình ảnh và âm thanh ban đầu.Về nguyên tắc chung , truyền hình kỹ thuật số không khác nhiều so với truyền hình tơng tự nhng về kỹ thuật thì hoàn toàn khác.Chủ yếu tập trung ở phần điều chế số của máy phát hình và thu hình.
Trong nhng năm gần đây , công nghệ truyền hình đang chuyển sang một bớc ngoặt mới.Quá trình chuyển đổi từ công nghệ tơng tự sang công nghệ số Sử dụng phơng pháp số để tạo ,lu trữ và truyền tín hiệu của chơng trình truyền hình trên kênh thông tin mở ra một khả năng đặc biệt rộng rãi cho các thiết bị truyền hình.Trong một số ứng dụng ,tín hiệu số đợc thay thế hoàn toàn cho tín hiệu tơng tự vì nó có khả năng thực hiện đợc các chức năng mà tín hiệu tơng tự hầu nh không thể làm đợc hoặc rất khó thực hiện , nhất là trong việc xử lý tín hiệu và lu trữ
So với tín hiệu tơng tự , tín hiệu số cho phép tạo , lu trữ , ghi đọc nhiều lần mà không làm giảm đi chất lợng ảnh.Tuy nhiên , không phải trong tất cả các trờng hợp , tín hiệu số đều đạt đợc hiệu quả cao hơn so với tín hiệu tơng tự Mặc dù vậy xu hớng chung cho sự phát triển công nghiệp truyền hình trên thế giới , nhằm đạt đợc một sự thống nhất chung , là một hệ thống hoàn toàn kỹ thuật số có chất lợng cao và dễ dàng phân phối trên kênh thông tin Hệ thống truyền hình số đã và đang đợc phát triển trên toàn thế giới , toạ nên mọt cuộc cách mạng thực sự trong công nghiệp truyền hình.
Tín hiệu TH Biến Tín hiệu Mã hoá Biến đổi tơng tự đổi A/D TH số kênh tín hiệu
Tín hiệuTH Biến đổi Tín hiệu Giải mã Biến đổi tơng tự D/A TH số hoá kênh tín hiệu
Hình 2.1 : Sơ đồ cấu trúc tổng quát của hệ thống truyền hình số Đầu vào của thiết bị truyền hình số sẽ tiếp nhận tín hiệu truyền hình tơng tự.Trong thiết bị mã hoá (biến đổi A/D) tín hiệu hình sẽ đợc biến đổi thành tín hiệu truyền hình số.Tín hiệu truyền hình sẽ đợc đa tới thiết bị phát.Sau đó qua kênh thông tin tín hiệu số truyền hình số đợc đa tới thiết bị thu cấu tạo từ thiết bị biến đổi tín hiệu ngợc lại với quá trình xử lý tại phía phát.
Giải mã tín hiệu truyền hình là thực hiện biến đỏi tín hiệu truyền hình số thành tín hiệu tơng tự.Hệ thống truyền hình số sẽ đợc trực tiếp xác định cấu trúc mã hoá về giải mã tín hiệu truyền hình.
Mã hoá kênh đảm bảo chống các sai sót cho tín hiệu trong kênh thông tin, thiết bị mã hoá kênh phối hợp đặc tính của tín hiệu số với kênh thông tin.Khi tín hiệu truyền hính số đợc truyền đi theo kênh thông tin, các thiết bị biến đổi trên đợc gọi là bộ điều chế và bộ giải điều chế.
Khái niệm mã hoá trong kênh đợc phổ biến không những trong đờng thông tin mà trong cả một số khâu của truyền hình số Ví dụ nh máy ghi hình số , bộ điều chỉnh khoảng cách thời gian số , gia công tín hiệu truyền hình số v.v
Hầu hết các kỹ thuật truyền hình đợc phát triển chỉ để phục vụ cho chính ngành công nghiệp này mà thôi.Kỹ thuật số là một ngoại lệ Trớc khi hệ thống truyền hình số đợc sử dụng , công nghẹ số đã phát triển ở mức độ rất cao trong các hẹ thống xử lý dữ liệu và hệ thống truyền tin Kết quả là truyền hình số đợc thừa hởng một khối lợng tri thức kỹ thuật rất lớn , gồm nhiều lĩnh vực Nhờ vậy truyền hình số đã phát triển với tốc độ nhanh trong thêi gian qua.
II Đặc điểm của truyền hình số
1.Yêu cầu về băng tần
Yêu cầu về băng tần là một sự khác nhau rõ nhất giữa tín hiệu số và tín hiệu t- ơng tự, tín hiệu số vốn gắn liền với yêu cầu băng tần rộng lớn.Đối với tín hiệu số tổng hợp yêu cầu tần số lấy mẫu bằng bốn lần tấn số sóng mang màu nh đối với hệ NTSC là 14,4MHz nếu thực hiện mã hoá với những mã 8 bit, tốc độ bit sẽ là 115,2 Mbit/s độ rộng băng tần khoảng 58 MHz.Trong khi đó, tín hiệu tơng tự cần một băng tần 4,3 MHz.Nếu có thêm các bit sửa lỗi yêu cầu băng tần sẽ phải tăng lên nữa.Tuy nhiên trong thực tế băng tần này không phải chỉ dùng cho tín hiệu hình ảnh ngợc lại với dạng số khả năng cho phép giảm độ rộng tần số là rất lớn.Với các kỹ thuật nén băng tần tỷ lệ đạt đợc có thể lớn hơn.Với kỹ thuật nén băng tần tỷ lệ đạt đợc có thể lên tới 100:1 hay hơn nữa.Các tính chất đặc biệt của tín hiệu hình ảnh nh sự lạp lại, khả năng dự báo cũng làm tăng thêm khả năng giảm băng tần tín hiệu.
2.Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm (S/N)
Giới thiệu truyền hình số I.Hệ thống truyền hình số
ảnh số
Tín hiệu tổng hợp số
TÝn hiệu hìh tổng hợp Đứng trên góc độ cảm nhận của thị giác ,ảnh là một sự vật đại diện cho ngời , sinh vật hay một đồ vật nào đó.v.v Đứng trên góc độ kỹ thuật thì ảnh đợc nhận biết thông qua hệ thống thị giác hai chiều.ảnh động nh đã thấy trên truyền hình ,phim ảnh là tập hợp của rất nhiều ảnh liên tiếp Khi một ảnh đợc số hoá thì nó trở thành ảnh số và ảnh số này lại là một tập của các phần tử nhỏ đợc gọi là điểm ảnh “pixel”.Mỗi điểm ảnh lại đ- ợc biểu diễn dới dạng một số hữu hạn các bit ,dựa vào đó chúng ta có thể chia ảnh ra làm 3 loại khác nhau:
1.ảnh đen trắng :Mỗi điểm ảnh đợc biểu diễn bởi một bit ,các ảnh này đôi khi còn đợc gọi là Bi-level hoặc Bi_tonal images.
2.ảnh Gray_scale:Mỗi điểm ảnh đợc biểu diễn bằng các mức chói khác nhau , thờng thì ảnh này biểu diễn bằng 256 mức chói hay 8 bit cho mỗi điểm ảnh.
3.ảnh màu : Mỗi điểm ảnh màu đợc chia ra gồm 1 tín hiệu chói và các tín hiệu màu.
Các phơng pháp biến đổi tín hiệu video
Số hoá tín hiệu truyền hình thực chất là việc biến đổi tín hiệu truyền hình màu tơng tự sang dạng số Có hai phơng pháp biến đổi là:
- Biến đổi trực tiếp tín hiệu video màu tổng hợp
- Biến đổi riêng từng tín hiệu video màu thành phần
Việc lựa chọn phơng pháp biến đổi tín hiệu video phụ thuộc vào nhiều yếu tố : đó là yêu cầu về khả năng thuận lợi khi xử lý tín hiệu , yêu cầu về truyền dẫn và phát sãng v.v
1.Tín hiệu video số tổng hợp
Lọc thông thấp Lấy mẫu Lợng tử Mã hoá Đồng bộ hình 2.2 Biến đổi AD tín hiệu mầu tổng hợp
Lọc thông thấp Lấy mẫu L ợng tử Mã hóa
Tín hiệu thành phần sè
Tín hiệu video số tổng hợp thực chất là sự biến đổi tín hiệu video tơng tự tổng hợp sang video sè
Tín hiệu video tơng tự đợc lấy mẫu (rời rạc hoá) với tần số lấy mẫu bằng 4 lần tần số sóng mang màu (4fsc),vào khoảng 17,72 MHz đối với tín hiệu PAL.Mỗi mẫu tín hiệu đợc lợng tử hoá bởi 10 bit , cho ta một chuỗi số liệu 177Mbit/s (trong trờng hợp 8 bit ,chuỗi số liệu có tốc độ 142 Mbit/s).
Biến đổi tín hiệu video tổng hợp có u điểm về dải tần Nhng tín hiệu video tổng hợp số có những nhợc điểm của tín hiệu tổng hợp tơng tự nh hiện tợng can nhiễu chói màu.Tín hiệu tổng hợp cũng gây khó khăn trong việc xử lý , tạo kỹ xảo truyền h×nh.v.v
2.Tín hiệu video số thành phần
Tín hiệu video số thành phần là sự chuyển đổi từ tín hiệu video tơng tự thành phần sang số , và đợc quy định theo tiêu chuẩn quốc tế CCIR 601 (hoặc ITU(R)-601).Tín hiệu video số thành phần còn quen gọi là siêu chuẩn D-1 hoặc tiểu chuẩn 4:2:2.
Sơ đồ dới minh hoạ quá trình chuyển đổi từ tơng tự sang số tìn hiệu video thành phần Đối với tiêu chẩn này , tín hiệu chói đợc lấy mẫu với tần số 13,5 MHz , hai tín hiệu màu đợc lấy mẫu với tần số 6,75MHz Mỗi mẫu đợc lợng tử hoá bởi 8/10 bit , cho ta tốc độ bit bằng 216/270 Mb/s Lợng tử hoá bởi 8 bit cho ta 256 mức và 10 bit cho ta
1024 mức với tỷ số tín hiệu tạp âm (S/N) cao hơn.
Biến đổi tín hiệu video thành phần cho ta dòng số có tốc độ bit cao hơn tín hiệu số tổng hợp Tuy nhiên , dòng tín hiệu thành phần số cho phép xử lý dễ dàng các chức năng ghi, dựng , tạo kỹ xảo v.v Hơn nữa , chất lợng ảnh không chịu các ảnh hởng can nhiễu chói , màu nh đối với tín hiệu màu tổng hợp
Với sự phát triển của công nghệ điển tử , các chip có tốc độ cao ra đời , cho phép truyền toàn bộ chuỗi số liệu video số thành phần nối tiếp nhau trên một dây dẫn duy nhất.Video số nối tiếp có những u điểm cơ bản:
- Không bị nhiễu ký sinh , không méo, tỷ số tín hiệu/ tạp âm cao.
- Chuyển đổi tín hiệu đơn giản
- Có thể cài tín hiệu Audio trong chuỗi số liệu video số Nh vậy chỉ cần một sợi cáp cũng có thể truyền cả tín hiệu audio và video.Khâu thiết kế , lắp đặt và khai thác thiết bị , nhờ đó đơn giản và thuận tiện hơn nhiều
EY EY Đồng Bộ Đồ án tốt nghiệp Tìm hiểu về truyền hình số
Hình 2.3 Biến đổi AD tín hiệu mầu thành phần.
Mặc dù cả hai phơng pháp số hoá tín hiệu tổng hợp và thành phần đều đợc nghiên cứu và áp dụng trong kỹ thuật truyền hình số Tuy nhiên , nhờ những tính chất u việt nên phơng pháp biến đổi tín hiệu thành phần đợc khuyến khích sử dụng Các kỹ thuật của phơng pháp này đợc sử dụng rộng rãi và hình thanhf nên các tiểu chuẩn thống nhất cho truyÒn h×nh sè.
Chuyển đổi ADC và DAC
1 Các tham số cơ bản.
- Dải biến đổi của điện áp tín hiệu tơng tự ở đầu vào là khoảng điện áp mà bộ chuyển đổi AD có thể thực hiện chuyển đổi đợc Khoảng điện áp có thể lấy trị số từ 0 đến một số dơng hoặc âm nào đó hoặc cũng có thể là điện áp hai cực tính từ –UAm đến +UAm.
- Độ chính xác của bộ chuyển đổi AD: Tham số đầu tiên đặc trng cho độ chính xác của một ADC là độ phân biệt Ta biết rằng trên đầu của một ADC là các giá trị số đ ợc sắp xếp theo quy luật của một loại mã nào đó.Số các số hạng của mã số ở đầu ra t ơng ứng với giải biến đổi của điện áp vào cho biết mức chính xác của phép biến đổi.
- Độ phân biệt của một ADC đợc ký hiệu là Q.Qchính là giá trị của một mức lợng tử hoá hoặc còn gọi là 1 LSB Trong nhiều tài liệu kỹ thuật ngời ta chỉ cho biết dải biến đổi của điện áp vào và số bit N, từ hai tham số này có thể suy ra độ phân biệt Q.Thông thờng các ADC có số bit từ 3 đến 12, có những ADC đạt đợc độ chinh xác 14 đến 16 bit.
- Liên quan đến độ chính xác của ADC còn có những tham số khác là sai số lệch không và sai số đơn điệu Đờng đặc tuyến truyền đạt lý tởng của ADC là một đờng bậc thang đều và tốc độ trung bình là 1.Đờng đặc tuyến thực có sai số lệch không, nghĩa là nó không bắt đầu ứng với giá trị của 1/2 LSB Nó là bậc thang không đều do ảnh hởng của sai số khuếch đại , của méo phi tuyến và sai số đơn điệu
Trong đó sai số khuếch đại là sai số giữa độ dốc trung bình của đờng đặc tuyến thực với độ dốc trung bình của đờng đặc tuyến lý tởng Sai số phi tuyến đợc đặc trng bởi sự thay đổi độ dốc đờng trung bình của đặc tuyến thực trong dải biến đổi của điện áp vào. Sai số này làm cho đờng đặc tuyến chuyển đổi có hình bậc thang không đều Cuối cùng sai số đơn điệu thực chất cũng do tính phi tuyến của đờng đặc tuyến biến đổi gây ra , nhng đây là trờng hợp đặc biệt làm cho độ dốc của đờng trung bình biến thiên không đơn điệu thậm chí có thể dẫn tới mất một vài mã số.
Tóm lại , đặc trng cho tính chính xác của ADC có nhiều tham số : số bit , méo phi tuyến , sai số khuếch đại , sai số lệch không và sai số đơn điệu Cần chú ý rằng nếu ADC làm việc lý tởng vẫn tồn tại sai số , đó là sai số lợng tử hoá Vì vậy sai số lợng tử hoá còn đợc gọi là sai số lý tởng hoặc sai số hệ thống của ADC Sai số thực của ADC gồm sai số lý tởng và những sai số còn lại Ngời ta quy ớc tổng các sai số còn lại không đợc vợt quá sai số lý tởng , sao cho một ADC đợc thiết kế với độ chính xác là (N+1) bit thì đạt đợc độ chính xác thực là N bit.
- Tốc độ chuyển đổi : Tốc độ chuyển đổi cho biết số kết quả chuyển đổi trong một giây , đợc gọi là tần số chuyển đổi fc Cũng có thể dùng tham số thời gian chuyển đổi Tc để đặc trng cho tốc độ chuyển đổi , Tc là thời gian cần thiết cho một kết quả chuyển đổi
Chú ý rằng fc # 1/Tc Thờng fc < 1/Tc vì giữa các lần chuyển đổi còn có một khoảng thời gian cần thiết để cho ADC hồi phục lại trạng thái ban đầu Cần lu ý rằng , một số ADC có tốc độ chuyển đổi cao tất nhiên phải trả giá bằng độ chính xác giảm hoặc ngợc lại , nghĩa là yêu cầu về độ chính xác và tốc độ chuyển đổi mẫu thuẫn với nhau.Tuỳ yêu cầu , phải tìm cách dung hoà các yêu cầu đó một cách hợp lý nhất
2 Nguyên tắc làm việc của ADC.
Xung lÊy mÉu + đồng hồ
Lấy mẫu L ợng tử hoá Mã hoá
Hình2.4 Sơ đồ khối mạch biến đổi tơng tự – số a Mạch lọc thông thấp :
Mạch này dùng để hạn chế băng tần tín hiệu vào Nhiệm vụ của nó là ngăn ngừa méo chéo ( các tín hiệu khác nhau chồng lên nhau ) Đặc trng của nó phải đợc chọn sao cho không xuất hiện méo tín hiệu tơng tự cần lấy mẫu Do đó , mạch lọc phải làm suy giảm mạnh tín hiệu ngoài băng tần (45dB) , có đặc tr ng biên độ đều và đặc trng tuyến tính về pha trong băng tần tín hiệu cần lấy mẫu , đồng thời cần có đặc tuyến thích hợp cho băng tần tín hiệu có ích b Mạch tạo xung đồng hồ và lấy mẫu.
Mạch tạo xung dùng để lấy mẫu và đồng bộ tất cả các khâu trong mạch ADC
Nó tạo ra hai loại xung sau:
- Xung lấy mẫu đợc tạo từ tần số lấy mẫu fsa (đồng bộ với tần số dòng ) Thời gian xung lấy mẫu bằng 1/20Tsa ( Tsa=1/fsa).
- Xung đồng hồ dùng để các khâu trong bộ ADC , đồng bộ với xung lấy mẫu
Tần số các xung này phụ thuộc phơng pháp chọn mạch mã hoá Nếu mạch mã hoá làm việc theo phơng pháp song song , thì tần số xung đồng hồ sẽ bằng tần số lấy mẫu fsa , còn theo nguyên tắc mạch nối tiếp thì tần số này sẽ bằng nfsa (n-số bit). c Mạch lấy mẫu
Mạch này có hai nhiệm vụ :
- Lấy mẫu tín hiệu tơng tự những điểm khác nhau và cách đều nhau ( rời rạc hoá tín hiệu về mặt thời gian).
- Giữ cho biên độ điện áp tại các thời điểm lấy mẫu không đổi trong quá trình chuyển đổi tiếp theo (có nghĩa là trong quá trình lợng tử hoá và mã hoá). d Mạch l ợng tử hoá
Tín hiệu ra mạch lấy mẫu đợc đa đến mạch lợng tử hoá để thực hiện làm tròn với độ chính xác Q/2 Mạch l± Q/2 Mạch l ợng tử hoá làm nhiệm vụ rời rạc hoá tín hiệu t- ơng tự về mặt biên độ Nh vậy nhờ quá trình lợng hoá một tín hiệu tợng tự bất kỳ đều đợc biểu diễn bởi số nguyên lần mức lợng tử , nghĩa là:
Trong phép chia theo biểu thức chỉ lấy phần nguyên của kết quả phần d còn lại chính là sai số lợng tử hoá Vậy quá trình lợng tử hoá thực chất là quá trình làm tròn số Lợng tử hoá đợc thực hiện theo nguyên tắc so sánh Tín hiệu cần chuyển đổi đợc so sánh với một loạt các đơn vị chuẩn Q. e Mạch mã hoá.
Sau mạch lợng tử hoá là mạch mã hoá Trong mạch mã hoá , kết quả lợng tử hoá đợc sắp xếp lại theo một quy luật nhất định phụ thuộc vào loại mã yêu cầu trên đầu ra bộ chuyển đổi.
Trong nhiều loại ADC , quá trình lợng tử hoá và mã hoá xảy ra đồng thời , lúc đó không thể tách rời hai quá trình đó Phép lợng tử hoá và phép mã hoá đợc gọi chung là phép biến đổi AD.
3 Các ph ơng pháp chuyển đổi t ơng tự – số
Tơng lai của công nghiệp truyền hình số
1 Xu h ớng hoà nhập của công nghệ truyền hình
Thế giới đã bớc vào một kỷ nguyên mới của thời đại thông tin bằng sự hội tụ của các phơng tiện truyền thông Trớc đây , các phơng tiện để truyền tải thông tin chính đợc tách biệt rành mạch nh : Điện thoại dùng cho các cuộc hội đàm , in ấn dùng trong phân phối văn bản , truyền hình cho giải trí thị giác và phát thanh cho các dịch vụ tin tức âm nhạc Mỗi phơng tiện đều có các quy trình riêng biệt Nhng hiện nay lĩnh vực phát thanh và truyền hình đang dần dần hoà nhập Các ứng dụng mới đang đợc giới thiệu , các dịch vụ tổng hợp đang đợc hình thành Các hàng rào ngăn cách giữa các dịch vụ riêng rẽ sẽ bị xoá bỏ , để các dịch vụ này hoà nhập với nhau thành một thể thống nhất Để theo kịp xu hớng phát triển của ngành công nghiệp truyền thông Kỹ thuật truyền hình cũng cần có sự cải tiến về công nghệ trong toàn bộ hệ thống , từ ghi, dựng ,truyền dẫn và phát sóng Các tổ chức quốc tế đã thống nhất những tiêu chuẩn truyền hình số để tạo đà phát triển hệ thống mới này Các chỉ tiêu thống nhất bao gồm các chỉ tiêu vè chất lợng hình ảnh , chỉ tiêu về định dạng thiết bị , chỉ tiêu về chuyển đổi trong các hệ thống v.v
2.Hệ thống các mạng truyền thông trong t ơng lai.
Tr ờng đại tiếp học
Chúng ta có thể hình dung đợc một tơng lai của thế giới thông tin với những dịch vụ có thể đáp ứng đợc yêu cầu của con ngời một cách nhanh nhất Thế giới đa phơng tiện chính là sự hội nhập của công nghệ máy tính với công nghệ âm thanh và hình ảnh Chất lợng và sự hội nhập là mục đích của hệ thống đa phơng tiện nhằm đạt hiệu quả trong các mục đích ứng dụng nh :Dịch vụ th điện tử ,truyền dẫn dữ liệu và hồ sơ ,truy cập thông tin tơng tác.
Hình 2.7 Mô hình mạng tổng hợp
Các dịch vụ tơng tác hai chiều là yếu tố khẳng định sự phát triển trong truyền hình viễn thông ở đây mạng máy tính là các thiết bị xử lý thông tin trong thời gian không thực , và truyền hình là các thiết bị xử lý thông tin trong thời gian thực Mạng máy tính có hiệu quả trong môi trờng truyền thông tin điểm - điểm , trong khi đó truyền hình là dịch vụ điểm tới nhiều điểm.Sự kết hợp của máy tính và truyền hình tạo nên một hệ thống mang nhiều lợi điểm trong mạng tổng hợp Một mô hình kết hợp giữa máy tính cá nhân và máy thu hình ( Personal computer- Television) đã ra đời trên thị trờng thơng mại thế giới trong một hai năm trở lại đây của các nhà sản xuất Mô hình này chắc chắn sẽ đợc phát triển trong tơng lai.
3.Truyền hình trong môi tr ờng truyền thông đa ph ơng tiện
Phát thanh và truyền hình đã và đang đáp ứng nhu cầu của toàn thể nhân loại trong viẹc cập nhật thông tin , thời sự , thể thao, thời tiết , và phần lớn các dịch vụ âm thanh và hình ảnh Tuy nhiên , trong thời gian qua , hệ thống truyền hình quảng bá tơng tự gần nh là một phơng tiện duy nhất trong việc phân phối các chơng trình đến các hộ gia đình
Phát thanh và truyền hình trong tơng lai sẽ không còn là loại thông tin một chiều theo kiểu truyền tin một đờng đơn giản từ một điểm đến nhiều điểm , mà đó là loại thông tin hai chiều , dịch vụ tơng tác , là kiểu thông tin giao dịch giữa điểm và điểm Do sự phát triển của công nghệ phát thanh và truyền hình số , sự đa dạng của dịch vụ tơng tác ngày càng mở rộng
Trong môi trờng truyền thông đa phơng tiện các thiết bị cá nhân , là sự kết hợp máy thu hình và hệ thống máy tính ,đóng vai trò của một phơng tiện ứng dụng thông tin , cũng nh một nguồn thông tin trực tiếp Truyền hình từ một phơng tiện thông tin đại chúng sẽ trở thành một phơng tiện cá nhân
Một môi trờng phát thanh truyền hình đa kênh sẽ đợc điều khiển bằng việc phân phối chơng trình trực tiếp đến tận hộ gia đình và cung cấp sự lựa chọn rộng rãi cho ngời xem những ngời xem truyền hình tự quyết định các chơng trình mình có thể xem bằng các lựa chọn Khi một lợng lớn các kênh chơng trình đợc cung cấp , lúc đó , chúng ta có thể coi truyền hình nh một hệ thống th viện ngay trong nhà Mặt khác truyền hình đợc sử dụng nh một thiết bị cho phép thu nhận các thông tin dạng khác nhau nh số liệu , văn bản và các dịch vụ thơng mại nh mua và bán.
Truyền hình trong tơng lai thực sự là một phơng tiện cực kỳ hữu ích cho đời sống con ngời trong giải trí và trong công việc Với sự phát triển của khoa học công nghệ , truyền hình công nghệ cao sẽ trở thành sự thật trong một tơng lai không xa. chơng III Số hoá tín hiệu Video và audio
I.Số hoá tín hiệu Video
1.Lấy mẫu tín hiệu Video
Lấy mẫu tín hiệu video là bớc đầu tiên thể hiện tín hiệu tợng tợ sang số vì các thời điểm lấy mẫu đã chọn sẽ chỉ ra toạ độ của các điểm đó.Biên độ của tín hiệu video đợc lấy mẫu với chu kỳ T, thu đợc một chuỗi các xung hẹp với tần số lấy mẫu đợc tính bằng: fsa = 1/T (trong đó fsa là tần số lấy mẫu – T là chu kỳ lẫy mẫu)
Quá trình lấy mẫu tơng đơng với một quá trình điều biên tín hiệu (f0) trên sóng mang có tần số bằng tần số lấy mẫu fsa.Quá trình điều biên tạo ra các biên trên và biên dới.Sóng lấy mẫu có dạng hình chữ nhật, phổ của nó bao gồm thành phần tần số lẫy mẫu và các hài của nó.
0 f 0 f sa f 0 f sa f sa +f 0 2f sa f 0 2f sa 2f sa +f 0 f sa f 0 3f sa 3f sa +f 0 TÇn sè
Hình 3.1 Phổ của tín hiệulấy mẫu
Lấy mẫu tín hiệu video dựa trên cơ sở của định lý Nyquist – Shanaon: “Tín hiệu x(t) liên tục theo thời gian có phổ chế cắt tại ωc hoàn toàn đợc xác định bằng một dãy các giá trị tức thời lấy cách nhau một đoạn T = Tsa < 1/2fc.Với fc = ωc/2 π ”
Hàm mặc định trong khoảng (t0,t0 + ∆t) xẽ hoàn toàn đợc xác định từ các mẫu rời rạc x (k∆t) của nó theo biểu thức: trong đó: k = 0, +1, +2
Tín hiệu lấy mẫu chứa trong nó toàn bộ lợng thông tin mang trong tín hiệu gốc nÕu:
- Tín hiệu gốc có băng tần hữu hạn, tức là nó không có những phần tử có tần số nằm ngoài một tần sồ fc nào đó.
- Tần số lẫy mẫu phải bằng hoặc lớn hơn 2 lần fc tức là: fsa >= 2fc
Tín hiệu video, do có các đặc trng riêng , nên ngoài việc thỏa mãn định lý lấy mẫu Nyquist, quá trình lấy mẫu còn phải thoả mãn các yêu cầu về cấu trúc lấy mẫu , tính tơng thích giữa các hệ thống v.v Quá trình này phải xác định đợc tần số lấy mẫu , cấu trúc lấy mẫu nhằm đạt đợc chỉ tiêu về chất lợng ảnh , tính tơng thích giữa các hệ truyền hình , tốc độ bit thích hợp và mạch thực hiện đơn giản
Việc chọn tần số lấy mẫu tối u sẽ khác nhau với các thành phần tín hiệu khác nhau : tín hiệu chói , tín hiệu màu cơ bản , tín hiệu màu và tín hiệu video màu tổng hợp Tần số lấy mẫu cũng phụ thuộc vào các hệ thống truyền hình màu Tín hiệu video tổng hợp đợc lấy mẫu với tần số bằng bội số của tần số sóng mang phụ Khi tần số lấy mẫu bằng 3fSC , với hệ NTSC có tần số lấy mẫu là 10,7 MHz,và hệ PAL là 13,3 MHz Khi tần số lấy mẫu bằng 4fSC , với hệ NTSC tơng ứng có tần số lấy là 13,4 MHz , và hệ PAL là 17,7 MHz Tần số lấy mẫu càng cao , càng dễ dàng cho việc sử dụng các bộ lọc tránh chồng phổ và bộ lọc tái tạo cũng nh đa lại một đặc tuyến tần số tốt hơn Kỹ thuật hiện nay cho phép giảm nhỏ các khó khăn trong việc thiết kế các bộ biến đổi A/D bằng việc sử dụng thiết bị lấy mẫu ở tần số cao Đối với hệ SECAM , do sử dụng phơng pháp điều tần , nên quá trình số hoá tín hiệu video không thực hiện lấy mẫu tín hiệu tổng hợp Tín hiệu SECAM đợc mã hoá thành tín hiệu thành phần , sau đó đợc số hoá riêng biệt Các tín hiệu video thành phần tơng tự đợc lấy mẫu tại tần số bằng bội số của tần số dòng quét
2.L ợng tử hoá tín hiệu video
Bớc tiếp theo trong quá trình biến đổi A/D là lợng tử hoá.Trong quá trình này, biên độ tín hiệu đợc chia thành các bớc gọi là bớc lợng tử.Khoảng cách giữa hai bớc kề nhau gọi là bớc lợng tử.Các mẫu có đợc từ quá trình lẫy mẫu sẽ có biên đội bằng các mức lợng tử.Giá trị lợng tử Q đợc xác định theo biểu thức Q = 2 N trong đó N là số bit biểu diễn mỗi mẫu.Tín hiệu số nhận đợc là một giá trị xấp xỉ của của tín hiệu ban đầu nguyên nhân do quá trình lợng tử hoá xác định các giá trị số rời rạc cho mỗi mẫu.Có hai phơng pháp lợng tử là lợng tử hoá tuyến tính có các bớc lợng tử bằng nhau và lợng tử hoá phi tuyến có các bớc lợng tử khác nhau.Quá trình lợng tử hoá đợc gọi là lợng tử hoá đồng đều.Đây là qúa trình biến đổi từ một chuỗi các mẫu với vô hạn biên độ sang các giá trị nhất định vì vậy quá trình này gây ra sai số, gọi là sai số lợng tử.Sai số lợng tử là nguồn nhiễu không thể tránh khỏi trong hệ thống số.Biên độ tín hiệu video biến đổi theo thời gian.Các giá trị lợng tử có thể chứa sai số trong phạm vi (1/2)Q.Trong đó
Q là bớc lợng tử.Trong các hệ thống sử dụng 8 bit (hay lớn hơn 8 bit) để biểu diễn mẫu,sai số lợng tử có thể coi nh là nguồn tín hiệu không mong muốn cộng thêm vào tín hiệu trong quá trình lợng tử.Trong các hệ thống sử dụng lớn hơn 8 bit để biểu diễn mẫu, sai số lợng tử sẽ ảnh hởng nghiêm trọng đến tín hiệu ban đầu, làm méo dạng sóng, tăng hiệu ứng viền không mong muốn. Đối với tín hiệu , méo lợng tử xuất hiện ở hai dạng chính : Hiệu ứng đờng viền và nhiễu hạt ngẫu nhiên
Số hoá tín hiệu video và Audio I.Số hoá tín hiệu video
Lấy mẫu tín hiệu video tổng hợp
Trong trờng hợp lấy mẫu tín hiệu video màu tổng hợp , điều kiện đầu tiên là phải chú ý đến dải tần màu ( sóng mang màu) fSC khi chọn tần số lấy mẫu (fsa) có thể xuất hiện các trờng hợp sau:
- fsa gấp nhiều lần fSC , ví dụ fsa /SC ; fsa ?SC hoặc fsaOSC dùng cho hệ
NTSC và PAL vì hai hệ này chỉ dùng một tần số fSC Hệ SECAM dùng hai dải tần màu , nên không dùng đợc một tần số fsa cho các tín hiệu số màu.
- fsa không có quan hệ trực tiếp với fSC Trong trờng hợp này , sẽ xuất hiện
(ngoài các tín hiệu thành phần có ích) thêm các thành phần tín hiệu phụ do liên hợp giữa fsa và fSC hoặc hài của fSC trong phổ tín hiệu lấy mẫu Đặc biệt thành phần tín hiệu (fsa- fSC) sẽ gây méo tín hiệu video (tơng tự ) đợc khôi phục lại Loại méo này có tên gọi là méo điều chế méo (Intermodulation)
Các thành phần tín hiệu điều chế chéo có tấn số nằm trong kênh màu sẽ tạo trên hình màu các “hình đồng màu” , thể hiện rất rõ trong các hình ảnh có nền đồng màu và độ bão hoà màu cố định Độ ổn định các hình đồng màu trên màn hình phụ thuộc vào quan hệ giữa fsa và các tần số quét dòng và mành Méo điều chế méo sẽ không xuất hiện trong trờng hợp lấy mẫu và mã hoá riêng tín hiệu chói và các tín hiệu số màu
Nh vậy , để tránh méo gây ra do các hài của fSC trong phổ của tínhiệu lấy mẫu – gọi là méo điều chế méo – thông thờng chọn tần số lấy mẫu bằng bội số của tần số sóng mang màu Điều này , ở hệ NTSC, PAL do sử dụng
TÇn sè sóng mang màu , nên việc chọn tần số fsa tối u sẽ đơn giản Thờng thì fsa đợc chọn bằng hài bậc ba tần số tải màu fSC
fsa/ PAL = 13,3085625MHz > 2fc/PAL ; fc/PAL = 5 hoặc 5,5 MHz fsa/NTSC = 10,738635 MHz > 2fc/NTSC ; fc/NTSC = 4,2 MHz.
Nếu chọn fsa= 4fSC thì sẽ cho chất lợng hình ảnh rất tốt Tuy nhiên nó làm tăng tốc độ bit tín hiệu số , dẫn đến lãng phí dải thông ( W ≥(3/4)C). Đối với hệ SECAM , tần số lấy mẫu fsa không thể chọn bằng hài bậc cao của tải màu fSC , bởi vì hệ SECAM sử dụng điều tần Việc chọn fsa ở đây có nhiều khó khăn hơn Kết quả nghiên cứu của các chuyên gia trong linh vực truyền hình cho thấy , khi tần số lấy mẫu tiến đến gần phạm vi 13 MHz , chất lợng ảnh khôi phục sẽ rất tốt Nếu tần số lấy mẫu nhỏ hơn 13 MHz , chất lợng ảnh giảm rõ rệt đối với lấy mẫu tín hiệu video màu tổng hợp
Trong thời gian dài , rất nhiều các khái niệm , sản phẩm và các thiết bị điện tử đợc phát triển cho các ứng dụng số Các thiết bị này làm việc ở các tần số lấy mẫu khác nhau, số bit biểu diễn mẫu khác nhau , số mức l - ợng tử khác nhau Chúng đợc phát triển phục vụ yêu cầu sản xuất và đợc thiết kế phù hợp với các studio sản xuất chơng trình với tín hiệu video tổng hợp tơng tự
Xu hớng phát triển các studio hoàn toàn kỹ thuật số yêu cầu chuẩn hoá công nghiệp cho các thiết bị video số Các tiêu chuẩn video số tổng hợp đợc xây dựng để hớng tới mục tiêu đó Phù hợp với yêu cầu công nghệ , hai hệ thống tiêu chuẩn số hoá tín hiệu video tổng hợp đã đợc phát triển rộng rãi Đó là:
Tín hiệu video tổng hợp tơng tự đợc lấy mẫu tại tần số bằng 4 lần tần số sóng mang phụ (4fSC) Số bit biểu diễn mẫu đóng vai trò quan trọng trong việc xác dịnh chất lợng ảnh và tính kinh tế của các thiết bị thông thờng các thiết bị sử dụng 8 bit hoặc 10 bit
Các thiết bị truyền hình số tại các nớc Bắc Mỹ thờng sử dụng có tần số lấy mẫu là 4fSC nhất là thiết bị ghi hình số tổng hợp Các thiết bị ghi hình tơng tự tổng hợp đợc thay thế bằng thiết bị ghi hình số , có các đầu vào và các đầu ra là tín hiệu tơng tự Một số các nhà sản xuất phát triển loại thiết bị trên tiêu chuẩn này có tên là D2 và D3 Rất nhiều chủng loại thiết bị
+1230 +330 +3030 +2130 +1230 +330 +3030 +2130 các mẫu chất lợng studio 4fSC đã xuất hiện Tại châu Âu , thiết bị theo tiêu chuẩn4fSC không phải lúc nào cũng đợc sử dụng Lý do là hệ SECAM không thể thực hiện đợc kỹ thuật này Trong khi đó , xu hớng số hoá tín hiệu thành phần ngày càng thấy rõ trong tất cả các hệ truyền hình Thiết bị số thành phần dần dần chiếm u thế theo thời gian.
Tiêu chuẩn 4 f sc NTSC
Chuẩn SMPTE 244M xác định các tham số của tín hiệu video tổng hợp theo hệ NTSC 4fSC cũng nh tình chất kết nối song song của hệ thống. Tần số lấy mẫu bằng 4 lần tần số sóng mang phụ hay bằng 14,3181 MHz ( lấy là 14,2 MHz) Tín hiệu xung clock đợc lấy từ xung đồng bộ màu của tín hiệu video tổng hợp
Tiêu chuẩn SMPTE phù hợp với các tham số NTSC cơ bản, tức là mã hoá tín hiệu I/Q thay vì các tín hiệu (R-Y)/(B-Y) Tín hiệu NTSC cơ bản có dải thông I và Q khác nhau ( tơng ứng là 1,2 MHz và 0,5 MHz ) theo đó làm tăng độ phân giải của màu da cam
H×nh 3.5 LÊy mÉu chuÈn 4fsc NTSC
2fsc 8,86 MHz TÇn sè Nquist
Dải thông định mức danh định Dải thông cao có thÓ chÊp nhËn TÇn sè lÊy mÉu fsc 4,43 MHz
Hình trên minh hoạ quá trình lấy mẫu tho tiêu chuẩn 4fSC NTSC , ta thấy khoảng lấy mẫu cần trùng với đỉnh âm và dơng của các thành phần sóng mang phụ I và Q Phần trên của hình có vẽ các thông tin tơng ứng về tín hiệu R-Y và B-Y Với tần số lấy mẫu là fsa = 14,3181MHz , và tần số quét dòng là fH = 15734,25 Hz, tổng số mẫu thu đợc trên một dòng là fsa/fH
0 mẫu Dòng video tích cực chiếm 768 mẫu 142 mẫu còn lại dành cho đồng bộ dòng tín hiệu số
Tiêu chuẩn 4 f sc PAL
Tín hiệu tơng tự PAL và NTSC có nhiều điểm tơng đồng , song tín hiệu số theo chuẩn 4fSC của hai hệ thống này rất khác nhau.
Tần số lấy mẫu bằng 4 lần tần số sóng mang phụ hay 17,734475 MHz ( thờng viết 17,73) Tín hiệu xung clock đợc lấy từ xung đồng bộ màu của tín hiệu video tổng hợp
Hình 3.6 Phổ của tín hiệu lấy mẫu chuẩn 4fsc NTSC.
Hình trên minh hoạ phổ lấy mẫu hệ 4fSCPAL ở đây có một khoảng cách giữa các tần số 5MHz, tần số cao nhất của hệ PAL cơ bản, và tần số 8,86MHz (tần số Nyquist) Tiêu chuẩn không xác định tính chất của các bộ lọc chống nhiễu và bộ lọc tái tạo , song các nhà sản xuất thờng sử dụng ở tần số cao.Cũng nh với tín hiệu 4fSC NTSC , cần chú ý đến vấn đề vợt quá mức tín hiệu trong quá trình chuyển đổi sang tín hiệu số khi đa trực tiếp vào các thiết bị số 4fSC , theo đó tạo các yêu cầu nghiệm ngặt về giới hạn dải thông của bộ lọc tái tạo Để khắc phục , rìa và sờn trớc xung xoá của tín hiệu số cần phù hợp với tín hiệu tơng tự
Tín hiệu tơng tự đợc lấy mẫu với tần số bằng 4 lần tần số sóng mang phụ , theo trục các bust màu Pha chuẩn cho đồng hồ lấy mẫu là sống mang phụ tại 0 0 (trục +U)
Tần số lấy mẫu đợc tính bằng : fsa = 4fSC = 17734475 Hz
Số các chu kỳ mẫu giữa hai xung đồng bộ dòng số là: fsa/ fSC = 17734475/15625 = 1135,0064 Tổng số các mẫu trên một khung hình là:
6 Tiêu chuẩn lấy mẫu tín hiệu video thành phần
Trong hệ thống thành phần tơng tự , thông tin đợc biến đổi thành các tín hiệu R, G, B hoặc Y, R- Y, B – Y có biên độ liên tục , trong một giới hạn nhất định Suy giảm trong hệ thống tơng tự tại đầu ra của hệ thống bao gồm tổng tất cả các suy giảm của tín hiệu tại mỗi thành phần của hệ thống mà tín hiệu đi qua Điều này làm giới hạn số các tầng có thể có trong hệ thống truyền hình , sao cho tín hiệu tại đầu thu chấp nhận đ- ợc Ba yếu tố chính làm ảnh hởng đến tín hiệu tơng tự đó là méo tuyến tính , méo phi tuyến , và nhiễu do không ổn định thời gian Các suy hao này có thể làm giảm nhỏ bằng các phơng pháp kỹ thuật song không thể loại trừ hoàn toàn đợc Việc sử dụng tín hiệu thành phần tại studio cho phép loại bỏ đợc những hiệu ứng không mong muốn nh trong tín hiệu tổng hợp Ngợc lại , thiết bị thành phần có giá thành cao , phức tạp Trong hệ thống số ,các suy hao này có thể đợc giảm nhỏ , nhờ quá trình biến đổi tín hiệu A/D và D/A, tín hiệu đợc gia công ,xử lý và phân phối theo dạng số , tín hiệu chỉ đợc chuyển đổi sang tơng tự đúng 1 lần vào tr- ớc khi truyền đi trong không trung bằng sóng VHF và UHF thông thờng. Mặc dù tín hiệu tổng hợp đã có đợc những thuận lợi , nhất là về băng tần , song xu hớng chung trong sản xuất chơng trình tai studio , trên các đờng truyền và phân phối tín hiệu qua vệ tinh cho các studio lu đông, là sử dụng tín hiệu thành phần đầy đủ hoặc có nén dòng bit
Nỗ lực chuẩn hoá của Bắc Mỹ và Châu Âu mà kết quả là sự ra đời của tiêu chuẩn CCIR-601, tiêu chuẩn mã hoá truyền hình số tại studio Tiêu chuẩn này phù hợp với cả hai hệ truyền hình có 525 và 625 dòng quét , và §iÓm lÊy mÉu tÝn hiệu chói Y §iÓm lÊy mÉu màu đỏ Cr §iÓm lÊy mÉu màu lam CB là cơ sở cho việc tạo ra các tiêu chuẩn con Ban đầu , chuẩn này xác định
8 bit cho mã hoá tín hiệu video Tuy nhiên, ngày nay số bit xác định cho mã hoá là 10 bit.
Cơ sở của tín hiệu mã hoá là các tín hiệu chói và hai tín hiệu hiệu màu ,hoặc là các tín hiệu màu cơ bản(R, G, B).
Các chuẩn lấy mẫu
Có nhiều tiêu chuẩn lấy mẫu tín hiệu video số thành phần ,điểm khác nhau chủ yếu ở tỉ lệ giữa tần số lấy mẫu và phơng pháp lấy mẫu của tín hiệu chói và các tín hiệu màu , trong đó bao gồm: Tiêu chuẩn 4:4:4; 4:2:2; 4:2:0 ; 4:1:1 Các định dạng số video có nén chỉ lấy mẫu cho các dòng tích cực của video Để nắm đợc ý nghĩa của các chuẩn lấy mẫu ta đi tìm hiểu các phơng thức của từng chuẩn. a) Tiêu chuẩn 4:4:4
Mẫu tín hiệu chỉ đợc lấy đối với các phần tử tích cực của tín hiệu video Với hệ PAL , màn hình đợc chia làm 625 x 720 điểm (pixel).
Hình 3.7 Tiêu chuẩn 4:4:4 §iÓm lÊy mÉu tín hiệu chói
Y §iÓm lÊy mÉu màu đỏ Cr §iÓm lÊy mÉu màu lam CB
Các tín hiệu chói (Y), tín hiệu hiệu màu (CR,CB) đợc lấy mẫu tại tất cả các điểm lấy mẫu trên dòng tích cực của tín hiệu video Cấu trúc lấy mẫu là cấu trúc trực giao, vị trí lấy mẫu nh hình trên.
Theo tiêu chuẩn 4:4:4 có khả năng khôi phục chất lợng hình ảnh tốt , thuận tiện cho việc xử lý tín hiệu Các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế đã thống nhất về chỉ tiêu tần số lấy mẫu cho truyền hình số theo tiêu chuẩn này – với tên gọi là CCIR- 601.
Với chuẩn 4:4:4 tốc độ dòng dữ liệu ( ví dụ cho hệ PAL) đợc tính nh sau:
- Khi lÊy mÉu 8 bit : (720 + 720+ 720) x 576 x 8 x 25 = 249 Mbit/s.
- Khi lÊy mÉu 10 bit: ( 720+ 720+ 720) x 576 x 10 x 25 = 311 Mbit/s. b) Tiêu chuẩn 4:2:2
Theo hình , trên một dòng tích cực :
- Điểm đầu lấy mẫu toàn bộ ba tín hiệu: chói(Y) và hiệu màu (CR, CB).
- Điểm kế tiếp chỉ lấy mẫu tín hiệu Y , còn hai tín hiệu hiệu màu không lấy mẫu Khi giải mã màu suy ra từ màu của điểm ảnh trớc.
- Điểm sau nữa lại lấy mẫu đủ cả ba tín hiệu Y, CR, CB.
Tuần tự nh thế , cứ 4 lần lấy mẫu Y, thì có hai lần lấy mẫu CR , hai lần lấy mẫu
CB tạo nên cơ cấu 4:2:2. §iÓm lÊy mÉu tín hiệu chói
Y §iÓm lÊy mÉu màu đỏ Cr §iÓm lÊy mÉu màu lam CB Đối với hệ PAL tốc độ dòng dữ liệu theo tiêu chuẩn này đợc tính nh sau:
- Khi lÊy mÉu 8 bit : ( 720+ 360+ 360) x 576 x 8 x 25 = 166 Mbit/s.
- Khi lÊy mÉu 10 bit: (720+360+360) x 576 x 10 x 25 = 207 Mbit/s. c) Tiêu chuẩn 4:2:0
Theo hình , lấy mẫu tín hiệu Y tại tất cả các điểm ảnh của dòng , còn tín hiệu màu thì cứ cách một điểm sẽ lấy mẫu cho một tín hiệu màu Tín hiệu màu đợc lấy xen kẽ , nếu hàng chẵn lấy mẫu cho tín hiệu mầu CR thì hàng lẻ sẽ lấy mẫu cho tín hiệu CB. Đối với hệ PAL tốc độ dòng dữ liệu theo tiêu chuẩn này đợc tính nh sau:
- Khi lÊy mÉu 8 bit: ( 720+360) x 576 x 8 x 25 = 124,4 Mbit/s.
- Khi lÊy mÉu 10 bit: (720+360) x 576 x 10 x 25 5,5 Mbit/s.
Hình 3.9 Tiêu chuẩn 4:2:0 §iÓm lÊy mÉu tín hiệu chói
Y §iÓm lÊy mÉu màu đỏ Cr §iÓm lÊy mÉu màu lam CB d) Tiêu chuẩn 4:1:1
ChuÈn 4:1:1 tr×nh tù lÊy mÉu nh h×nh:3.10
- Trong điểm ảnh đầu lấy mẫu đủ Y, CR, CB , ba điểm ảnh liên tiếp sau chỉ lấy mẫu Y, không lấy mẫu xủa tín hiệu CR,CB Khi giải mã, màu của ba điểm ảnh sau phải suy từ điểm ảnh đầu
- Tuần tự nh thế , cứ 4 lần lấy mẫu Y, có một lần lấy mẫu CR , một lần lấy mẫu CB , đây là cơ cấu 4:1:1. Đối với hệ PAL tốc độ dòng dữ liệu theo tiêu chuẩn này đợc tính nh sau:
- Khi lÊy mÉu 8 bit: (720+180+180) x 576 x 8 x 25 = 124,4 Mbit/s.
- Khi lÊy mÉu 10 bit: (720+180+180) x 576 x 10 x 25 = 155,5 Mbit/s.
Số “4” ở đầu mỗi chuẩn biểu thị tần số lấy mẫu tín hiệu chói (fsa,5 MHz) , tuy không còn bằng bốn lần tần số sóng mang nh trớc (4fSC) Các con số khác biểu thị tỉ lệ giữa tần số lấy mẫu tín hiệu hiệu màu so với tín hiệu chói 13,5 MHz là tần số duy nhất trong khoảng từ 12 MHz đến 14 MHz co giá trị bằng một số nguyên lần tần số dòng cho cả hai tiêu chuẩn
(525 và 625) và do vậy cho một số nguyên lần số mẫu đối với cả hai hệ Với tần số lấy mẫu 13,5 MHz , tín hiệu video số đã không còn bị phụ thuộc vào các tiêu chuẩn khác nhau của video tơng tự Thiết bị trong các trung tâm truyền hình số sẽ hoàn toàn giống nhau cho cả hai hệ thống ,điều này sẽ tạo thuận lợi cho việc hợp tác sản xuất , trao đổi chơng trình giữa các tổ chức truyền hình
Lấy mẫu tín hiệu video thành phần
Sự lựa chọn tần số lấy mẫu tín hiệu video cho các hệ truyền hình không chỉ thoả mãn tiêu chuẩn Nyquist và cấu trúc lấy mẫu Trong quá trình số hoá tín hiệu video thành phần , khái niệm tần số lấy mẫu phải là bội số của sóng mang màu đã trở lên lỗi thời Tần số lấy mẫu , ngoài yêu cầu là bội số của tần số dòng , còn phải đạt điều kiện là tần số lấy mẫu chung cho cả hai tiêu chuẩn truyền hình 525 và 625 dòng, để có thể tiến tới một tiêu chuẩn video số chung cho toàn thế giới Loại bỏ nhng phiền phức gây nên bởi tình trạng đa hệ trong truyền hình tơng tự
Với tín hiệu video thành phần ,tần số lấy mẫu thờng đợc biểu thị thông qua tỉ lệ giữa tần số lấy mẫu tín hiệu chói và tần số lấy mẫu các tín hiệu hiệu màu Ví dụ , 14:7:7 là tỉ lệ lấy mẫu tơng ứng với tín hiệu chói là 14MHz và đối với hai tín hiệu hiệu màu là 7 MHz Hệ thống dùng tiêu chuẩn 14:4:4 với 8 bit/ mẫu cho ta tốc độ bit bằng 224 Mbit/s lớn hơn tốc độ bit hệ 12:4:4 40% và hệ 12:6:6 17% 4:2:2 là tiêu chuẩn trong đó tỉ số giữa tần số lấy mẫu của các tín hiệu video thành phần Y/CB/CR= 4:2:2 Và các tần số lấy mẫu tơng ứng với các tín hiệu thành phần bằng( ở đây sử dông cÊu tróc lÊy mÉu trùc giao): fsa(Y),5 MHz; fsa(CB)=6,75 MHz; fsa(CR)=6,75 MHz Giá trị 13,5 là một số nguyên lần tần số dòng cho cả hai tiêu chuẩn 525 và 625 dòng.
13,5MHz 4fH đối với chuẩn 625( fH = 15625 Hz) 13,5 MHz 8fH đối với chuẩn 525( fH 750 Hz).
Hình vẽ minh hoạ đăc tuyến biên độ tần số và đặc tuyến trễ nhóm của bộ lọc tránh chồng phổ và bộ lọc tái tạo tín hiệu chói Đặc tuyến tần số bằng phẳng đến 5,75 MHz , để thích hợp với cả hai tiêu chuẩn
5,75 MHz a) Đặc tuyến biên độ tần sè
-40 b) Khe dải thông chấp nhận
6 ns c) Dải thông trễ nhóm 5,75
Hình 3.11 Chi tiết bộ lọc thông thấp tín hiệu chói.
Hình vẽ dới vẽ phổ lấy mẫu 13,5 MHz của tín hiệu chói đã qua bộ lọc Trên hình vẽ co một khoảng hở giữa tần số lớn nhất của dải thông cơ bản tín hiệu chói (5,75 MHz) và tần số Nyquist( 6,75 MHz) dùng để hạn chế mức của các bộ lọc tránh chồng phổ và bộ lọc tái tạo
Hình :3.12 Phổ lấy mẫu 13,5 MHz của tín hiệu chói.
Tần số lầy mẫu tín hiệu hiệu màu đợc lấy từ tần số lấy mẫu tín hiệu chói qua bộ chia hai Đặc tuyến biên độ tần số , đặc tuyến trễ nhóm của bộ lọc tránh chồng phổ và bộ lọc tái tạo đợc vẽ trên hình:
2,75 MHz a) Đặc tuyến biên độ tần số b) Khe dải thông chấp nhận Đồ án tốt nghiệp Tìm hiểu về truyền hình số
Hình :3.13 Chi tiết bộ lọc thông thấp tín hiệu hiệu mầu.
Theo hình vẽ, đặc tuyến tần số của các tín hiệu hiệu màu bằng phẳng đến 2,75 MHz Tần số lấy mẫu quyết định bề rộng tối đa của dải phổ tín hiệu Theo Shannon và Nyquist, tần số lấy mẫu tối thiểu phải bằng hai lần tần số cao nhất của tín hiệu Nh vậy , tần số lấy mẫu nh trên , bề rộng dải phổ của các tín hiệu thành phần theo lý thuyết sẽ bằng 6,75 MHz đối với tín hiệu chói , và 3,375 MHz đối với tín hiệu hiệu màu CB , CR
Video số thành phần đợc coi là phơng pháp số hoá đợc sử dụng hiện tại cũng nh trong tơng lai tại các studio hoàn toàn số ( All Digital Studio) Tín hiệu video thành phần có thể dễ dàng đợc xử lý , ghi dựng trong các công đoạn hậu kỳ tại các studio Tín hiệu video số thành phần loại bỏ đợc những khiếm khuyết do sóng mang màu trong tín hiệu video tổng hợp tơng tự gây ra
Tóm lại , tần số lấy mẫu đáp ứng đựơc nhng yêu cầu trên đã đợc các tổ chức phát thanh truyền hình (ABU, EBU, CCIR) thống nhất lựa chọn la: fsa = 13,5 MHz chung cho cả hai tiêu chuẩn 525 và 625 dòng Cả hai tiêu chuẩn sử dụng cùng một tần số lấy mẫu , cùng một số lợng mẫu trong thời gian tích cực của một dòng.
Thời gian một dòng của hai hệ 625 và 525 bằng 64ms ( hệ 625 có thời gian lớn hơn) , trong khi đó thời gian tích cực của một dòng trong hệ 625 là 52ms Nếu cả hai hệ đều lấy thời gian tích cực bằng 52ms, thời gian xoá dòng tơng ứng với từng hệ là 12ms và 11,56 ms, và các thông số cơ bản đối với mỗi hệ là:
Tổng số mẫu mỗi dòng :
Số mẫu trong thời gian tích cực của một dòng:
Số mẫu trong thời gian xoá dòng:
Số hoá tín hiệu Audio
Trong hiện tại , các bộ chuyển đổi âm thanh tiểu chuẩn nh microphone và loa phóng thanh đều là các thiết bị tơng tự Vì vậy , các tín hiệu điện liên tục theo thời gian phải đợc chuyển đổi thành các định dạng số rời rạc theo thời gian dùng cho sử lý số tín hiệu (DSP).
Một yếu tố chính trong quá trình biến đổi A/D là mức độ chất lợng tín hiệu audio số nhận đợc có thể đạt đợc Nó cũng giới hạn vùng giải động âm thanh và độ méo âm trong quá trình khôi phục tín hiệu âm thanh tơng tự Các bớc của quá trình chuyển đổi A/D tín hiệu âm thanh là:
- Lấy mẫu (rời rạc hoá theo thời gian).
- Lợng tử hoá (rời rạc hoá theo biên độ ).
- Mã hoá (gán giá trị nhị phân cho các mẫu).
Nguyên lý lấy mẫu là quá trình lấy biên độ của dạng sóng tơng tự tại từng thời điểm theo một chu kỳ nhất định Việc lấy mẫu chính xác phụ thuộc vào tần số lấy mẫu , giá trị này là sự thoả hiệp giữa quá trình lấy mẫu tchính xác cao với độ phức tạp của thiết bị ,và giá của việc số hoá sẽ dẫn đến việc tăng dung lợng trong lu trữ và truyền số liệu
Quá trình lấy mẫu thực hiện việc nhân tín hiệu audio tơng tự với chuỗi xung co thời gian lặp lại với tần số lấy mẫu.Đó là quá trình điều biên xung (PAM) trong miền thời gian hình 2.10 và trong miền tần số hình 2.11
Cả hai hình đều có đặc điểm giống nhau với quá trình điều chế biên độ Tuy nhiên trong miền tần số ,tập hợp các tần số mẫu (hoặc sóng mang) nằm trong băng tần của chúng.Điều này đợc lý giải là do sóng mang không có dạng hình sin ngoại trừ dãy xung tại tần số lấy mẫu.Dạng tín hiệu này đợc vẽ trong miền tần số bao gồm tập hợp của các thành phần tần số là bội của tần số lấy mẫu.
Nh trong quá trình điều chế biên độ , quá trinh khôi phục tín hiệu audio tơng tự (giải điều chế) đợc thực hiện nhờ bộ lọc thông thấp
Nếu fC là tần số cực đại của phổ tín hiệu tơng tự và fsa là tần số lấy mẫu , dải băng trên và dới đợc giới hạn bởi fsa+fC và fsa-fC Theo mô tả định lý Nyquist, quy định “ tốc độ lấy mẫu nhỏ nhất bằng 2lần fC trên giây do yêu cầu khôi phục dạng tín hiệu tơng tự có dải thông là fC “ Phổ băng tần thấp sẽ bị chồng bởi phổ cơ bản audio, nếu tần số lấy mẫu fsa quá thấp , hiện tợng phổ bị chồng khuất đợc gọi là nhiễu do chồng phổ.
Theo lý thuyÕt Nyquist, víi fs >= 2fmax ( fs – tÇn sè lÊy mÉu, fmax – tÇn sè audio cực đại) thì các biện phụ thuộc không chồng lên nhau (aliasing), có nghĩa là: fmax =< 1/2 fs.Trớc khi thực hiện ADC phải giới hạn băng tần audio đến 1/2 fs, nếu không có thể gây ra hiện tợng chồng phổ và méo tín hiệu khôi phục
Tín hiệu lẫy mẫu (PAM) t Biên độ Điều biên
Hình 3.14:Quá trình lẫy mẫu (PAM) trong miền thời gian
Phổ tín hiệu f Audio lÊy mÉu
Phổ tần số lấy mẫu Điều biên f
Hình 3.15: Phổ điều chế (PAM) với f s >2f max ( trong miền tần số)
- Định lý Nyquist và hiện tợng chồng phổ
Khi lấy mẫu dới tần số quy định sẽ vi phạm vào định lý Nyquist Điều đó tạo nên nguyên nhân dẫn đến méo do chồng phổ , hiện tợng tần số lấy mẫu thấp hơn hai lần tần số cao nhất của tín hiẹu tơng tự hay tần số cao nhất trong phổ tín hiệu tơng tự lớn hơn fsa/2 Vì vậy , để tránh hiện tợng chồng phổ , tín hiệu tơng tự phải có giới hạn giải thông thích hợp nhỏ hơn hoặc bằng fsa/2 trớc khi đợc chuyển đổi A/D.
Khi xảy ra hiện tợng chồng phổ , tín hiệu tơng tự khôi phục từ tín hiệu PAM (trong quá trình chuyển đổi A/D) sẽ bị gấp phổ (foldback) tại vị trí có tần số cao hơn fsa/2 khi tái tạo lại tín hiệu băng cơ bản Các thành phần tần số bị chồng phổ sễ cho kết quả của tín hiệu âm thanh gốc đợc mô tả nh một kiểu âm thanh lẫn tiếng kim khí
Xung lấy mẫu phải có thời gian hẹp bằng một chu kỳ lấy mẫu (1/f).Trong thực tế bộ ADC, giá trị biên độ xung của mỗi mẫu đợc giữ cho đến khi nào đạt mẫu tiếp theo.Đáp ứng tần số của quá trình giữ mẫu là phép biến đổi Furier của xung lấy mẫu.Nó làm suy giảm ở các tần số cao, gọi là sai số aperture.Đờng bao suy giảm giống nh bộ lọc có đáp ứng tần số là hàn sinx/x.Nội dung của phổ tín hiệu lấy mẫu có giá trị khác 0 tại các vị trí n.fs.
Hình 3.16 Thời gian lấy mẫu và qúa trình lợng tử hoá
Từng mẫu của tín hiệu tơng tự nguyên thuỷ đợc ấn định cho một giá trị mã số nhị phân bởi một số thiết bị , còn gọi là bộ lợng tử hoá Trong hệ thống 4 bit , sẽ có 16 giá trị nhị phân để mã hoá tơng ứng biên độ xung cho mỗi mẫu.
Trong hình vẽ chỉ ra , tín hiệu nguyên thuỷ audio có dạng sóng hình sin đợc lấy biên độ tại thời gian mỗi mẫu Vì chỉ có 16 giá trị mã nhị phân thể hiện 16 giá trị biên độ cho mỗi mẫu , do đó các giá trị biên độ trong thực tế có thể nằm trong khoảng giữa hai giá trị nhị phân Trong trờng hợp này , giá trị gần biên độ này nhất sẽ đợc chọn Quá trình này làm phát sinh lỗi lợng tử , tơng ứng với sự khác nhau giữa dạng sóng sin của tín hiệu audio nguyên thuỷ và dạng bậc thang của tín hiệu audio sau lấy mẫu.
Quá trình lợng tử hoá có các đặc điểm sau:
- Khoảng giá trị nhị phân không đối xứng với các chuyển dịch dơng và âm của tín hiệu audio gốc.Một giá trị số nhị phân đợc biểu diễn là phần bù của
2 sẽ đợc dùng để biểu diễn các giá trị âm Bit có trọng số lớn nhất (MSB) của giá trị các mẫu đợc chỉ ra trong hinh vẽ Đây là một hệ thống 20 bit , biên độ lớn nhất đợc giới hạn bởi các giá trị (số Hex) 7FFFF và 80000.
- Tín hiệu tơng tự có biên độ thấp đợc lợng tử hoá rất ít mức rời rạc.Việc này sẽ gây ra sai số lợng tử.Muốn làm giảm sai số lợng tử phải tăng số mức rời rạc.Hệ thống 3 bit sẽ cho khoảng lợng tử hoá là 7.Bộ lợng tử hoá 16 bit có thể làm tăng 65535 (2 16 – 1) khoảng lợng tử.Với hệ thống ADC 20 bit sẽ có độ chính xác cao.Một phơng pháp khác giảm sai số lợng tử hoá là tăng tần sè lÊy mÉu (oversampling – lÊy mÉu cao).
Nén tín hiệu video và Audio I.Nén tín hiệu video số
Nén không tổn hao
Nén không mất thông tin cho phép phục hồi lại đúng tín hiệu ban đầu sau khi giải nén.Đây là một quá trình mã hoá có tính thuận nghịch Hệ số nén phụ thuộc vào chi tiết ảnh đợc nén Hệ số nén của phơng pháp nén không mất thông tin nhỏ hơn 2:1. Các kỹ thuật nén không mất thông tin bao gồm: a) Mã hoá với độ dài (của từ mã) thay đổi(VLC): Phơng pháp này còn đợc gọi là mã hoá Huffman và mã hoá entropy, dựa trên khả năng xuất hiện của các giá trị biên độ trùng hợp trong một bức ảnh và thiết lập một từ mã ngắn cho các giá trị có tần suất xuất hiện cao nhất và từ mã dài cho các giá trị còn lại Khi thực hiện giải nén , các thiết bị lập mã trùng hợp sẽ đợc sử dụng để tạo lại giá trị tín hiẹu ban đầu Mã hoá và giải mã Huffman có thể đợc thực hiện một cách dễ dàng bằng cách sử dụng các bảng t×m kiÕm b) Mã hoá với độ dài (của từ mã) động (RLC): Phơng pháp này dựa trên sự lặp lại của cùng giá trị mẫu để tạo ra các mã đặc biệt biểu diễn sự bắt đầu và kết thúc của giá trị đợc lặp lại Chỉ các mẫu có giá trị khác không mới đợc mã hoá Số mẫu có giá trị bằng không sẽ đợc truyền đi dọc theo cùng dòng quét Cuối cùng , các chuỗi không đ- ợc tạo ra bằng quá trình giải tơng quan nh phơng pháp DCT hay DPCM. c) Sử dụng khoảng xoá dòng và mành: Vùng thông tin xoá đợc loại bỏ khỏi dòng tín hiệu để truyền đi vùng thông tin tích cực của ảnh Theo phơng pháp đó , thông tin xoá dòng và xoá mành sẽ không đợc ghi giữ và truyền đi Chúng đợc thay thế bằng các dữ liệu đồng bộ ngắn hơn tuỳ theo các ứng dụng d) Biến đổi cosin rời rạc (DCT): Quá trình DCT thuận và nghịch đợc coi là không mất thông tin nếu độ dài từ mã hệ số là 13 hay 14 băng tần đối với dòng video số sử dụng 8 bit biểu diễn mẫu Nếu độ dài từ mã hệ số của phép biến đổi DCT nhỏ hơn, quá trình này trở nên có mất thông tin
Trong truyền hình , phơng pháp nén không tổn hao đợc kết hợp trong các phơng pháp nén có tổn hao sẽ cho tỷ lệ nén tốt mà không gây mất mát về độ phân giải.
Nén có tổn hao
Nén có tổn hao chấp nhận mất mát một ít thông tin để ra tăng hiệu quả nén , rất thích hợp với nguồn thông tin là hình ảnh và âm thanh Nh vây, nén có tổn hao mới thực sự có ý nghĩa với truyền hình Nó có thể cho tỷ lệ nén ảnh cao để có thể truyền dẫn , phát sóng Đồng thời cho một tỷ lệ nén thích hợp cho xử lý và lu trữ ảnh trong studio.
Nén tổn hao thờng thực hiện theo ba bớc liên tục Bớc thứ nhất là biến đổi tín hiệu từ miền thời gian (không gian) sang miền tần số bằng cách sử dụng các thuật toán chuyển vị nh biến đổi cosin rời rạc DCT Bớc này thực hiện việc giảm độ d thừa của pixel trong ảnh , tuy nhiên quá trình này không gây tổn hao Bớc thứ hai là thực hiện l- ợng tử hoá các hệ số DCT, số liệu đợc “ làm trơn” bằng cách làm tròn Việc mất mát số xảy ra ở giai đoạn làm trơn này Bớc thứ ba là nén số liệu đã biến đổi và làm trơn bằng cách mã hoá entropy , ở đây xử dụng các mã không tổn hao nh mã Huffman, RLC v.v
Nén tổn hao đợc sử dụng để nén cả ảnh tĩnh lẫn ảnh động ISO và CCITT đã hợp tác với nhau thành lập ra hai nhóm JPEG và MPEG để ban hành các chuẩn nén số liệu
Nén trong ảnh
Nén trong ảnh là loại nén nhằm giảm bớt thông tin d thừa trong miền không gian.Nén trong ảnh sử dụng cả hai quá trình có tổn hao và không tổn hao để giảm bớt dữ liệu trong một ảnh.Quá trình này không sử dụng thông tin của các ảnh trớc và sau ảnh đang xét.
Thuật ngữ “ ảnh” ở đây cần đợc hiểu một cách chính xác , bởi lẽ trong kỹ thuật nén ảnh cho phép sử dụng mành (field) hoặc ảnh (frame) nh một ảnh gốc Nếu kỹ thuật nén dùng mành thì nén trong ảnh sẽ tạo ra hai ảnh trong mỗi ảnh Vì vậy , khi bàn về nén thuật ngữ “ảnh” không luôn luôn đồng nghĩa với thuật ngữ ảnh trong lĩnh vực truyền hình Hình vẽ dới là sơ đồ nguyên lý quá trình nén trong ảnh. Điều khiển tốc độ bit Bảng lợng tử
Nguồn ảnh Tiên xử DCT Lợng Mã hoá Mạch Khuyếch Tín hiệu lý thuận tử hoá entropy trộn đại điện
Trong sơ đồ ta thấy sử dụng phơng pháp biến đổi DCT.Phơng pháp truyển đổi tối u cho mã chuyển vị là phơng pháp đạt đợc bình phơng của lỗi trong quá trình xây dựng lại ảnh với một số bit đã cho là nhỏ nhất.Ngời ta đã nghiên cứu và thấy rằng ph- ơng pháp chuyển đổi tối u là chuyển đổi KL chuyển đổi này thông qua một ma trận chuyển đổi làm giảm trật tự tơng quan của một phơng pháp ngẫu nhiên liên tiếp dới dạng đờng chéo.Nhng khi sử dung phơng pháp chuyển đổi KL sẽ gặp vấn đề là chuyển đổi KL không có một thuật toán biến đổi nhanh tổng quat, hay noi cách khác là nó không thông dụng cho tất cả các ứng dụng của việc nén ảnh số.
Do phơng pháp chuyển đổi tối u không thông dụng , ngời ta dã nghiên cứu và đa ra phơng pháp chuyển đổi gần tối u để thay thế Những phơng pháp chuyển đổi nh vậy đã đợc sử dụng cho việc nén ảnh số, nhng phơng pháp thông dụng nhất là biến đổiDCT( Discrete Cosine Transfrom).
Nén liên ảnh
Một tính chất nữa của tín hiệu video là có chứa thông tin d thừa trong miền thời gian. Điều này có nghĩa là, với một chuỗi liên tục các ảnh , lợng thông tin chứa đựng trong mỗi ảnh thay đổi rất ít từ ảnh này sang ảnh khác Tính toán sự dịch chuyyẻn vị trí của nội dung hình ảnh là một phần rất quan trọng trong kỹ thuật nén liên ảnh.Mô hinh nén liên ảnh đợc chỉ ra trên hình vẽ. Đặc điểm của nén liên ảnh chính là kỹ thuật xấp xỉ và bù chuyển động.
Nguồn ảnh Bù chuyển Nén trong ảnh nén động ảnh
Hình4.3 : Mô hình nén liên ảnh.
Một chuỗi video là một chuỗi các ảnh tĩnh đợc thực hiện với tốc độ nhanh sẽ cho cảm giác chuyển động liên tục.Mặc dù mỗi frame có sự khác nhau, cần thiết phải có tốc độ frame cao để đạt đợc cảm giác chuyển động thực sự.Từ đó tạo ra độ nhiễu d tạm thời này.
Tất nhiên sau quá trình bù chuyển động, để tăng hiệu quá nén cần sử dụng kỹ thuật nén trong ảnh để xử lý độ d thừa trong không gian trong phần thừa bù chuyển động.
Giới thiệu chung về MPEG
Chuẩn MPEG (Moving picture expert group) là chuỗi các tiêu chuẩn nén video với mục đích là mã hoá tín hiệu hình ảnh và âm thanh cho DSM(Digital storage media) ở tốc độ bit từ 1,5 đến 50 Mbit/s và đợc biết đến nh là MPEG-1 và MPEG-2
Các chuẩn MPEG tiến đến tối u hoá cho những ứng dụng video động và đặc điểm ccảu nó cũng bao gồm một thuật toán cho việc nén dữ liệu audio với tỷ lệ vào khoảng từ 5:1 cho đến 10:1.
- MPEG-1:Tiêu chuẩn nén một ảnh động có kích thớc 320 x 240 và tốc độ bit còn từ 1Mb/s đến 1,5 Mbit/s dùng cho ghi hình trên băng từ và đĩa quang(CD), đồng thời truyền dẫn trong các mạng (ví dụ nh mạng máy tính).
- MPEG-2: Tiêu chuẩn nén đợc sử dụng cho các ứng dụng cao hơn với tốc độ
=
