một số xu hướng phát triển của công nghệ truyền hình

Bản thân tín hiệu 3D gồm hai tín hiệu phục vụ cho việchiển thị cho mắt trái và mắt phải sẽ dẫn đến tốc độ bit yêu cầu lớn hơn tín hiệu 2D, nên người ta tìm cách giảm tốc độ bit của tín h

Một số xu hướng phát triển của công nghệ truyền hình

Bài viết này cung cấp một cái nhìn khái quát về sự phát triển của một số kỹ thuật truyền hình thế được dự đoán sẽ phát triển mạnh trong thời gian tới.

Đi cùng với sự phát triển này là sự gia tăng tốc độ bit và các yêu cầu về phân phối dịch vụtrong tương lai Bài viết này sẽ tập trung vào hai kỹ thuật có tiềm năng phát triển nhanh đó làstereoscopic TV (3D TV) và UHDTV (Ultra Hight Definition Television) Một số kỹ thuật cảitiến như: tăng tốc độ frame, tỉ lệ kích thước khung hình rộng hơn, độ sâu bit lớn hơn, cải tiến

độ phân giải màu… cũng được quan tâm Ngoài ra, việc phát sóng quảng bá của stereoscopic

TV (3D TV) và UHDTV trên các đường truyền vệ tinh, mặt đất và các yêu cầu của nó sẽđược xét đến cùng với xu thế phát triển của công nghệ truyền dẫn

1 TRUYỀN HÌNH 3D.

1.1 Các kỹ thuật stereoscopic và hiển thị 3D.

1.1.1 Khái quát kỹ thuật hiển thị.

Hệ thống nhìn của người không phân tích được trực tiếp bản chất 3 chiều của một cảnh, chiềuthứ ba được suy ra từ các thông tin khác nhau phân phối đến hai mắt trong hệ thống nhìn củangười Quan trọng nhất của các thông tin này là thị sai (parallax), đó là sự khác nhau giữa cácgóc nhìn giữa mắt trái và mắt phải, và sự khác biệt này sẽ càng lớn khi vật thể càng ở gần haimắt

Một hiệu ứng stereoscopic có thể được hình thành từ video của một màn hình phẳng 2 chiềubằng cách dùng một số màn lọc để đảm bảo các thông tin ở các góc nhìn khác nhau được hiểnthị đúng cho mỗi mắt Các màn lọc này có thể là các kính đeo mắt (lọc bởi màu, phân cực,hoặc cửa chập) hoặc thể hiện trên chính màn hình hiển thị (phương pháp auto-stereoscopic).Mỗi phương pháp này có các ưu điểm và nhược điểm riêng, phần sau sẽ trình bày rõ hơn.Việc hiển thị stereoscopic trên mặt phẳng được xem như hiển thị “3D” nhưng điều này thật rachưa chặt chẽ vì việc hiển thị đúng 3 chiều của một cảnh còn phụ thuộc vào vị trí của ngườixem và sẽ có nhiều thay đổi khi người xem di chuyển Tuy nhiên, thuật ngữ “3D” theo cáchhiểu này vẫn được chấp nhận và sử dụng trong bài viết này

Trong thực tế, thị sai không chỉ gồm thông tin nhìn theo khoảng cách đến vật thể, mà cácthông tin khác như điểm hội tụ của mắt cũng tạo nên độ sâu đáng kể cho hình ảnh Khi sửdụng thị sai để tạo ra độ sâu hình ảnh cần chú ý đến việc người xem có thể bị mỏi mắt, vàtrong một số trường hợp có thể tạo ra cảm giác tương tự say tàu xe ở người xem

1.1.2 Stereoscopic TV sử dụng kính màu.

Các ảnh anaglyph có thể được sử dụng để cung cấp hiệu ứng stereoscopic khi người xem sửdụng các cặp kính màu với mỗi mắt kính là các màu tương phản nhau (thường là red/greenhoặc red/cyan) Khi nhìn qua các mắt kính, mỗi mắt sẽ nhìn thấy một ảnh khác nhau và não sẽđiều tiết sự khác nhau về màu để tạo ra một ảnh stereograph màu chuẩn

Hệ thống chiếu stereoscopic ra đời sớm nhất vào năm 1922 dùng ảnh anaglyph kết hợp kínhred/green Trong các rạp chiếu khi đó, ảnh cho mắt trái và mắt phải được chiếu riêng thôngqua hai bộ lọc màu Ngày nay, người ta có thể dùng các phần mềm xử lý ảnh để tạo ra cáchiệu ứng cần thiết và cho phép hiển thị trên nhiều thiết bị sử dụng.

Một vấn đề cần quan tâm đối với ảnh anaglyph là sự cân nhắc giữa hiệu ứng stereoscopic vàkhả năng tái tạo lại chính xác các màu Với loại anaglyph red/cyan thường dùng thì thườngxảy ra sự suy hao về sự bão hòa của màu đỏ Một kỹ thuật bù màu như Anachrome làm giảm

sự suy hao này bằng các bộ lọc cyan trong suốt hơn Dù vậy, phương pháp anaglyph dùngkính red/cyan lại đơn giản và có ưu điểm là có thể thực hiện ngay mà không buộc người xemphải chi thêm nhiều kinh phí mua kính vì giá kính rẻ nhất <1 bảng Anh (< 30.000 VND) vàdùng được nhiều lần

1.1.3 Stereoscopic TV dùng kính phân cực.

Hiệu ứng stereoscopic cũng được tạo bởi việc phân cực trực giao của ảnh và hiển thị tươngứng cho mỗi mắt theo cách đồng thời hoặc theo thứ tự Các mắt kính với các bộ lọc phân cựctrực giao giúp cho mỗi mắt sẽ chỉ cho nhận được hình ảnh phân cực tương ứng của ảnh

Kỹ thuật này đã được ứng dụng trong các rạp phim từ năm 1930 bằng cách sử dụng hai máychiếu đồng thời kết hợp với các bộ lọc phân cực và chiếu lên màn hình bạc (để duy trì sự phâncực của ánh sáng phản xạ) Có hai loại phân cực trực giao là phân cực trực giao tuyến tính(linear) và phân cực trực giao vòng (circular) Phân cực trực giao tuyến tính (nghĩa là phâncực ngang/dọc hoặc +450/-450) yêu cầu người xem phải nhìn ở góc thích hợp, khi các kínhlọc bị nghiêng theo một số mức độ có thể xảy ra sự thâm nhập hình ảnh của phân cực khácgây nên hiệu ứng “bóng ma” Phân cực vòng (theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kimđồng hồ) loại bỏ được hiệu ứng này và được sử dụng phổ cập hiện nay Kính phân cực cũngtương đối rẻ từ khoảng 1 bảng Anh đến 10 bảng Anh

1.1.4 Stereoscopic TV dùng kính cửa chập.

Kính cửa chập được sử dụng như bộ lọc thời gian và tạo ra hiệu ứng stereoscope bằng cáchtrình chiếu cho mỗi mắt các góc nhìn của hình ảnh khác nhau thông qua sự thay đổi của chuỗiframe; việc hiển thị sự thay đổi của hình ảnh giữa mắt trái và mắt phải dựa trên việc chập(đóng, mở) kính ở mỗi mắt và đồng bộ với hình ảnh

Các kính cửa chập thường dùng các vật liêu tinh thể lỏng mà sẽ trở nên tối ở một mức điện ápcung cấp thích hợp, và trong suốt ở các mức điện áp khác Không giống như kính màu hoặckính phân cực, loại kính này là các thiết bị tích cực và cần đồng bộ với việc hiển thị nhờ thôngtin truyền qua wireless hoặc dùng tia hồng ngoại Vì lý do này, kính cửa chập LCD thườngđắt hơn các loại kính màu đơn giản và kính phân cực rất nhiều (giá thông thường là 80 bảngAnh)

Khác với những hệ thống dựa trên kính, việc trải nghiệm xem với hiển thị auto-stereoscopictại rạp phim khó thực hiện và kỹ thuật này được định hướng để phát triển cho các hiển thị tạinhà Đã có một số nỗ lực để phát triển hệ thống chiếu auto-stereoscope dùng cho rạp phim từnăm 1930 nhưng đều không thành công.

Có hai kỹ thuật auto-stereoscopic hiện đang sử dụng cho hiển thị trên các mặt phẳng là:parallax barrier (rào chắn thị sai) và lenticular len (thấu kính hột đậu) Trong cả hai hệ thống,

độ phân giải theo không gian hiển thị 2D sẽ bị giảm đi trong quá trình tạo hiệu ứngstereoscope

Trong hệ thống rào chắn thị sai, một số dạng mặt chắn được đặt trên màn hiển thị làm thayđổi ánh sáng trực tiếp từ các cột pixel đến mỗi mắt Việc hiển thị dựa trên rào chắn thị sai cóthể cho phép chuyển đổi linh hoạt giữa cơ chế hiển thị 2D và 3D nếu lớp rào chắn được thiết

kế từ một lớp tinh thể lỏng có thể trở nên trong suốt hoàn toàn, và cho phép hiển thị như mộtmàn hình hiển thị 2D thông thường Ngoài ra, việc hiển thị auto-stereoscopic cho chỉ mộtngười xem có thể dùng các hệ thống theo dõi mắt để tự động điều chỉnh hai ảnh hiển thị theomắt của người xem khi đầu của họ di chuyển

Hiệu quả nhất của việc hiển thị auto-stereoscope hiện nay là dùng hệ thống ống kính hột đậu.Trong hệ thống này, một mảng của các thấu kính hình trụ sẽ hướng ánh sáng thay đổi từ cáccột pixel đến một vùng xem xác định Thông thường, vùng hiển thị là vùng xem trung tâm có

độ rộng khoảng từ 100 đến 150 Vùng xem này cho phép nhiều người dùng cùng xem nếu vịtrí của họ là phù hợp Nó cũng có thể cung cấp mức độ giới hạn của thị sai chuyển dịch theochiều ngang (hình ảnh thay đổi khi người xem chuyển dịch theo chiều ngang), với các lưu ý

về khoảng cách giữa những người xem

1.2 Phát sóng quảng bá stereoscopic TV.

1.2.1 Khái quát về quảng bá stereoscopic TV.

Một số phương pháp dùng để phát sóng quảng bá tín hiệu stereoscopic TV đã được đề xuất,mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng Việc lựa chọn phương pháp sửdụng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

• Tối ưu chất lượng kỹ thuật của nội dung với phiên bản stereoscope,

• Tối ưu chất lượng kỹ thuật của nội dung với phiên bản 2D,

• Tối ưu chất lượng nghệ thuật của nội dung với phiên bản stereoscope,

• Tối ưu chất lượng nghệ thuật của nội dung với phiên bản 2D,

• Tối thiểu tốc độ bit,

• Tối thiểu chi phí đối với nhà quảng bá,

• Tối thiểu chi phí đối với khách hàng,

• Khả năng sử dụng của bộ decoder hiện có đối với nội dung stereoscope,

• Khả năng sử dụng của bộ decoder hiện có đối với nội dung 2D,

• Khả năng triển khai dịch vụ nhanh,

• Hỗ trợ diện rộng các chuẩn quốc tế,

• Giao tiếp được với tất cả các hiển thị stereoscope,

• Hỗ trợ hiển thị cho nhiều người xem

Có lẽ phải mất thời gian dài để số người xem có thiết bị hiển thị stereoscopic đủ lớn khiến chonhà quảng bá chuyển sang phát 3D hoàn toàn phục vụ cho người xem Phương pháp đơn giản

là nhà quảng bá sẽ phát cả nội dung 2D và 3D, và người xem sẽ lựa chọn nội dung phù hợpvới thiết bị của họ Tuy nhiên, trong nhiều hệ thống quảng bá và với riêng đường truyền mặtđất thì tốc độ bit là tài nguyên đắt giá Bản thân tín hiệu 3D gồm hai tín hiệu phục vụ cho việchiển thị cho mắt trái và mắt phải sẽ dẫn đến tốc độ bit yêu cầu lớn hơn tín hiệu 2D, nên người

ta tìm cách giảm tốc độ bit của tín hiệu 3D sao cho gần với tốc độ bit yêu cầu của tín hiệu 2D,

và điều này có thể được trả giá bằng việc giảm chất lượng hình ảnh Ví dụ, cách đơn giản nhấtcủa của quảng bá 3D là phát hai stream dữ liệu độc lập cho mắt trái và mắt phải Để giảm tốc

độ bit thì người ta sẽ phát quảng bá dữ liệu video 2D cộng thêm thông tin metadata (có tốc độnhỏ hơn nhiều so với một stream dữ liệu video 2D) và phía thu sẽ tổng hợp hai thông tin này

để khôi phục lại hai stream dữ liệu cho hai mắt

Khi xét đến năng lực xử lý tín hiệu hiện có của bộ giải mã (ví dụ: thiết kế xử lý cho một tínhiệu video với chất lượng HDTV 720p/50 hoặc 1080i/25) thì việc phát sóng quảng bá của tínhiệu 3D sẽ phải giảm chất lượng tín hiệu cho mỗi mắt (khi đó set top box thiết kế cho xử lý 1tín hiệu HDTV mới có thể có năng lực xử lý hai tín hiệu video với chất lượng giảm đi mộtnửa so với tín hiệu HDTV) Cụ thể với trường hợp dùng kính cửa chập thì tốc độ frame chomỗi mắt có thể giảm đi một nữa, hoặc trong trường hợp dùng kính phân cực thì độ phân giảihình ảnh của mỗi mắt sẽ giảm đi một nửa Đối với người xem, việc giảm chất lượng đi mộtnửa không thực sự gây cho họ cảm giác chất lượng hình ảnh giảm theo tỉ lệ ½, do hiệu ứngthông tin khác nhau từ mỗi mắt được tổng hợp và xử lý bởi não, với cảm nhận về mặt tâm lýcủa người xem thì độ phân giải hình ảnh vẫn đạt yêu cầu

Trong ngắn hạn và trung hạn, việc truyền dẫn stereoscopic TV có thể phát sinh nhiều địnhdạng quảng bá khác nhau và liên quan trực tiếp đến các định dạng hiển thị Phần sau giớithiệu một số dạng phát sóng quảng bá tín hiệu 3D

1.2.2 Phát quảng bá dữ liệu riêng cho mỗi mắt.

Cách đơn giản nhất để phát quảng bá video stereoscope là phát độc lập, nhưng đồng bộ haistream HDTV, mỗi stream được sử dụng để hiển thị cho mỗi mắt Với giải pháp này, các giảithuật nén không loại bỏ được thông tin dư thừa dựa trên sự tương quan của hai stream nên tốc

độ bit tổng sẽ gấp đôi tốc độ bit của tín hiệu 2D HDTV có cùng độ phân giải

Cơ sở hạ tầng quảng bá để truyền tín hiệu theo cách này không cầp phải có sự thay đổi đáng

kể, chỉ đơn giản xem như truyền hai tín hiệu HDTV thông thường Giả sử thông tin SI(Service Information) được cấu hình phù hợp, khi đó người xem với thiết bị hiển thị 2D chỉcần sử dụng một stream (ví dụ, stream dùng cho mắt trái) Với người xem muốn xem nộidung stereoscope thì cần có bộ giải mã hai kênh HDTV tương ứng cho việc hiển thị 3D

1.2.3 Phát quảng bá tín hiệu stereoscope chèn theo thời gian.

Một biến thể của phương pháp phát riêng biệt ở trên là mã hóa tín hiệu stereoscope luân phiênframe cho mỗi mắt Tín hiệu khi đó được mã hóa như là một tín hiệu HDTV 2D thông thườngnhưng với tốc độ 100Hz Giải thuật nén dùng cho tín hiệu này có thể loại bỏ bớt thông tin dưthừa từ tương quan dữ liệu của các frame dùng cho mỗi mắt Kết quả là tốc độ bit cần đểtruyền tải tín hiệu stereoscope dù vẫn lớn hơn tín hiệu 2D HDTV với tốc độ 50Hz nhưng sẽnhỏ hơn hai lần tín hiệu 2D HDTV 50Hz Một ước tính cho thấy tín hiệu stereoscope dùnggiải pháp truyền dẫn này chỉ yêu cầu tốc độ bit gấp khoảng 1.7 đến 1.9 tốc độ bit sử dụng chotín hiệu 2D HDTV với cùng độ phân giải

Cơ sở hạ tầng cho quảng bá HDTV hiện có sẽ phải cần nâng cấp để truyền tải được tín hiệunày, tín hiệu sẽ có độ phân giải như HDTV thông thường, nhưng tốc độ frame là 100Hz Cóthể dùng mã hóa SVC (Scalable Video Coding) linh hoạt về thời gian, stream dữ liệu cho mắttrái xem như lớp cơ bản và mã hóa như tín hiệu HDTV 50Hz, stream này được dùng như tínhiệu 2D HDTV 50Hz đối với các bộ decoder 2D Để xem nội dung stereoscope, người xemcần bộ decoder hoạt động ở tốc độ frame 100Hz, cùng với khả năng hiển thị video 100Hzđồng bộ với kính cửa chập

Trong trường hợp không yêu cầu phải đạt chất lượng HDTV, có thể dùng giải pháp chèn theothời gian dựa trên cấu trúc frame của HDTV để phát sóng quảng bá tín hiệu stereoscope Điềunày cho phép dùng cơ sở hạ tầng quảng bá HDTV hiện có cho việc truyền tín hiệu, tuy nhiêntín hiệu này không tương thích ngược với bộ decoder 2D thông thường Ví dụ, truyền tín hiệustereoscope với chất lượng 720p/50 và dùng kính cửa chập đồng bộ frame, khi đó mỗi mắt sẽnhìn thấy video với chất lượng 720p/25 Một tùy chọn khác là là phát quảng bá tín hiệustereoscope với chất lượng 1080i/25 và dùng kính cửa chập đồng bộ theo field Các dòng lẻ sẽnhìn thấy bởi 1 mắt và các dòng chẵn sẽ nhìn thấy bởi mắt còn lại, điều này sẽ dẫn đến độphân giải theo chiều dọc giảm đi một nữa, mỗi mắt sẽ nhìn thấy video với chất lượng 540p/25nhưng đầy đủ độ phân giải theo chiều ngang

1.2.4 Phát quảng bá tín hiệu stereoscope chèn theo không gian.

Chèn theo không gian được hiểu là giải pháp giảm chất lượng của ảnh hiển thị đối với mắtphải và mắt trái để có thể truyền tín hiệu stereoscope như một tín hiệu HDTV thông thường

Có nhiều giải pháp khác nhau để dữ liệu stereoscope có thể được tổ chức hiển thị trên mộtmonitor phù hợp với cơ chế của kính phân cực, nhưng khi đó phải trả giá bởi độ phân giảihình ảnh giảm đi một nửa Một số giải pháp thường sử dụng như sau:

• Với giải pháp “side-by-side”, nửa phía trái của màn hình hiển thị dữ liệu video cho mắttrái, nửa phía phải hiển thị dữ liệu video cho mắt phải, độ phân giải theo chiều ngang trongtrường hợp này giảm đi một nửa

• Với giải pháp “top-and-bottom”, nửa trên của màn hình hiển thị dữ liệu video cho mộtmắt, nửa dưới màn hình hiển thị ảnh cho mắt còn lại, độ phân giải theo chiều dọc trong trườnghợp này giảm đi một nửa

• Với giải pháp “line interleaved”, các dòng dữ liệu cho mỗi mắt được chèn xen kẽ trongmàn hình, độ phân giải cũng giảm đi một nửa theo chiều dọc

• Với giải pháp “checkerboard”, còn được gọi là “mosaic” các pixel dữ liệu cho mỗi mắtđược chèn xen kẽ (xem hình), độ phân giải suy giảm cả theo chiều dọc và chiều ngang.

Việc chuyển đổi giữa các giải pháp là có thể nhưng điều này sẽ dẫn đến suy hao về chấtlượng Ví dụ, nếu chuyển từ “side-by-side” sang “top-anh-bottom” độ phân giải sẽ giảm đi25% so với chất lượng HDTV gốc

Trong trường hợp muốn truyền tín hiệu stereoscopic đạt độ phân giải của tín hiệu HDTV chomỗi mắt thì độ phân giải không gian của tín hiệu truyền phải lớn gấp đôi độ phân giải của tínhiệu HDTV (hướng mở rộng theo không gian của hình ảnh sẽ tùy thuộc vào giải pháp chọn).Một ước tính cho rằng tín hiệu stereoscope để đạt chất lượng HDTV cho mỗi mắt phải có tốc

độ bit gấp 1.7 đến 1.9 lần tốc độ bit cần thiết cho tín hiệu HDTV với cùng độ phân giải

1.2.5 Phát quảng bá 2D cộng thêm thông tin metadata.

1.2.5.1 Dữ liệu 2D cộng thêm thông tin sai biệt.

Trong giải pháp này, dữ liệu video của mắt trái hoặc mắt phải được chọn là dữ liệu video 2D

và được mã hóa như thông thường Giả sử thông tin SI được cấu hình đúng, người xem với bộdecoder 2D có thể xem video 2D bình thường Với bộ decoder stereoscopic, tín hiệu sai biệtđược xử lý kết hợp với video 2D để tạo ra dữ liệu video cho mắt phải và mắt trái Ngõ ra của

bộ decoder cho hiển thị sẽ gồm một cặp dữ liệu video có độ phân giải HDTV, hoặc có thểchuyển đến một định dạng chèn (theo thời gian hoặc không gian) theo yêu cầu của thiết bịhiển thị

Tín hiệu sai biệt có thể được nén dùng bộ encoder video chuẩn (ví dụ dùng MPEG-4 StereoHigh Profile) hoặc một số định dạng dữ liệu nén khác Một ước tính cho thấy tốc độ dữ liệutổng sẽ gấp khoảng 1.4 đến 1.8 lần so với tốc độ bit dùng cho dữ liệu video 2D

1.2.5.2 Dữ liệu 2D cộng độ sâu (Depth).

Trong phương pháp dữ liệu 2D cộng độ sâu (còn gọi là 2D+Z), dữ liệu video 2D thôngthường được phát sóng quảng bá kết hợp với bản đồ độ sâu (depth map) Giả dử thông tin SIđược cấu hình đúng, người xem với bộ decoder 2D sẽ xem được dữ liệu video 2D thôngthường Với bộ decoder cho stereoscope, bản đồ độ sâu được kết hợp với ảnh 2D để tạo raảnh cho mắt trái và mắt phải cho stereoscopic TV

Hình sau sẽ minh họa một frame video và bản đồ độ sâu tương ứng Các pixel màu đen trongbản đồ độ sâu cho biết đó là vùng nền (background), các pixel màu sáng hơn cho biết đó làcác vùng cận cảnh (foreground)

Ưu điểm của phương pháp 2D+Z này đối với người xem stereoscope là khả năng điều chỉnhmức độ cảm nhận độ sâu theo theo sở thích của người xem giúp giảm tối thiểu sự mỏi mắt.Một nhược điểm của phương pháp này là bản đồ độ sâu khó tạo được với độ chính xác caonhất là với các sự kiện trong thời gian thực Mặt khác, hình ảnh 3D dùng độ sâu trông khôngthực do ảnh hưởng của lượng tử Tuy nhiên, việc lượng tử cũng giúp giảm dung lượng dữ liệudùng để thể hiện thông tin độ sâu Một ước tính cho thấy phương pháp 2D+Z yêu cầu tốc độbit từ 1.2 đến 1.6 lần so với tốc độ bit cần cho dữ liệu 2D HDTV phụ thuộc vào độ phân giảicủa thông tin độ sâu.

2 GIA TĂNG ĐỘ PHÂN GIẢI HÌNH ẢNH.

2.1 HDTV và 1080p.

Hiện nay, truyền hình có độ phân giải cao HDTV ở Châu Âu theo chuẩn mã hóa video vàaudio của DVB dùng một trong hai định dạng sau:

• “720p” nghĩa là: 1280 pixel × 720 dòng với tốc độ frame là 50 frame/s (quét liên tục)

• “1080i” nghĩa là: 1920 pixel × 1080 dòng với tốc độ frame là 25 frame/s (quét xen kẽ)

Có nhiều tranh luận liên quan đến việc lựa chọn một trong hai định dạng này xảy ra trongnhiều năm, một số cho rằng 720p thể hiển các cảnh chuyển động tốt hơn và đạt hiệu quả néncao hơn, trong khi số khác cho rằng 1080i có độ phân giải tĩnh đẳng cấp hơn Theo quan điểmcủa nhà cung cấp nội dung thì sự tồn tại của hai định dạng sẽ gây ra thêm nhiều phức tạpkhông đáng có Cách tốt nhất là cung cấp nội dung cho truyền dẫn theo một định dạng tổnghợp sau:

• “1080p” nghĩa là: 1920 pixel × 1080 dòng với tốc độ frame là 50 frame/s (quét liên tục).1080p hỗ trợ tốt cho cả việc giảm mẫu xuống 720p hay 1080i, và đảm bảo được việc lưu trữnội dung chất lượng cao Phiên bản gần đây về đặc tính kỹ thuật audio và video của DVB đãcho phép truyền trực tiếp video 1080p để cung cấp dịch vụ HDTV chất lượng cải tiến nhưnghiện chưa có nhà quảng bá nào cung cấp dịch vụ với cấp chất lượng này

Gần đây, nhiều màn hình đã cho phép hiển thị 1080p, nhưng sự giới hạn của các bộ decoder

đã hạn chế việc sử dụng 1080p trong truyền dẫn phát sóng Một bộ decoder 1080p cần băngthông bộ nhớ gấp đôi so với 1080i, và đây cũng là vấn đề kỹ thuật đáng kể cần khắc phục do

sự kế thừa từ các chuẩn HDTV hiện hành Mặc dù đây không phải là thách thức kỹ thuật hiệnnay, nhưng điều này là khó khắc phục với các set top box đã được cung cấp trên thị trường đểphục vụ cho các định dạng HDTV đang cung cấp

2.2 UHDTV (Ultra High Definition TV).

Hiện nay, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu quan tâm đến các độ phân giải cao hơn 1080p như là

độ phân giải siêu nét UHDTV (còn được gọi với các tên khác như SHV – Super Hi-Vision,Extreme Definition Video,…)

Hai độ phân giải siêu cao được quan tâm dự kiến sẽ có độ phân giải gấp 4 lần và 16 lần so với

độ phân giải 1080p như sau:

• “4K×2K”, nghĩa là 3840 pixel × 2160 dòng,

• “8K×4K”, nghĩa là 7680 pixel × 4320 dòng

Định dạng 4K×2K được đề xuất trước tiên trong Digital Cinema Initiative (DCI) và có độphân giải tương đương với phim 35mm Định dạng 8K×4K được giới thiệu lần đầu bởi NHKcủa Nhật cho hệ thống “Super Hi-Vision” và có độ phân giải tương tương phim IMAX

Cũng có một số phiên bản của các định dạng này như “4K×2K” được định nghĩa với độ phângiải 4096 pixel × 2048 dòng, 4096 pixel × 2304 dòng, hoặc 4112 pixel × 2168 dòng Tuynhiên, không có dự kiến sẽ sử dụng đặc tính quét xen kẽ cho các định dạng UHDTV

3 MỘT SỐ HƯỚNG CẢI TIẾN KHẢ NĂNG HIỂN THỊ.

3.1 Gia tăng tốc độ frame.

Tốc độ filed 50Hz (nghĩa là tốc độ frame 25Hz) dùng cho truyền hình tương tự ở Châu Âu làlựa chọn ban đầu vì nó tương thích với tần số của nguồn điện hơn là xét đến sự tối ưu cho cơchế nhìn của con người Mặc dầu tần số này không quan trọng đối với truyền hình số, nhưngtốc độ frame này vẫn được duy trì và vì thế trên thế giới giờ chia thành các vùng có tốc độframe lấy theo các tần số 50Hz và 60Hz

Khi chuyển từ định dạng SDTV quét xen kẽ thành HDTV quét liên tục như 720p hoặc 1080p,tốc độ frame được tăng gấp đôi từ 25Hz đến 50Hz do loại bỏ quét xen kẽ Điều này giúp hiểnthị ảnh chuyển động trung thực hơn nhất là với các nội dung liên quan đến thể thao.

Khi hướng đến độ phân giải UHDTV thì tốc độ frame có thể được nâng lên gấp đôi đến100Hz Hiện nay, nhiều máy thu hình HDTV đã sẵn sàng để hỗ trợ cho việc hiển thị với tốc

độ frame 100Hz (dùng các frame nội suy bên trong) để giảm hiệu ứng flicker (nhấp nháy) Kỹthuật này rất tốt với các vùng hình ảnh tĩnh và chuyển động chậm, tuy nhiên với một chuỗitrọn vẹn từ sản xuất chương trình đến phát sóng quảng bá dùng tốc độ 100Hz sẽ cải thiệnđáng kể chất lượng hình ảnh chuyển động

Ngoài ra, UDTV cũng có thể đưa ra các loại tốc độ frame mới như 75Hz, 150Hz, và 300Hzhướng đến là điểm hội tụ của các loại tốc độ frame 50Hz và 60Hz

3.2 Gia tăng tỉ lệ khung hình.

Tỉ lệ khung hình 4:3 cũ dùng cho truyền hình tương tự được thay bởi tỷ lệ màn hình rộng 16:9khi sử dụng truyền hình số và HDTV Tuy nhiên, tỉ lệ 16:9 tương ứng với giá trị 1.78 trongkhi phim thường sử dụng tỉ lệ màn hình siêu rộng 2.33 hoặc 2.35 Khi xem phim với tỉ lệ mànhình siêu rộng trên tỉ lệ HDTV 16:9 thì sẽ xuất hiện các vệt đen trên và dưới đáy của mànhình, hoặc phim sẽ bị cắt đi một phần ở bên cạnh trái và phải của hình ảnh

Về nguyên tắc, không có ràng buộc nào trong tương lai yêu cầu phải chuyển từ tỉ lệ 16:9 sangmàn hình siêu rộng Cần có một thời gian thích hợp để chuyển dịch từ HDTV đến UHDTV vàcác nội dung phim màn hình siêu rộng sẽ đóng vai trò đáng kể trong quá trình chuyển dịchnày

3.3 Gia tăng độ phân giải màu.

Trong phát sóng quảng bá, thông tin màu của video thường chỉ được dùng một nửa so vớithông tin chói (theo cả chiều dọc và chiều ngang của độ phân giải), và vì một số lý do, địnhdạng 4:2:0 được chọn sử dụng cho phát sóng quảng bá Để lưu trữ nội dung hay sử dụng chobiên tập video trong studio thì định dạng 4:2:2 được sử dụng Trong khi đó, nội dung phimthường được sử dụng với định dạng 4:4:4

Về nguyên tắc, chuẩn phát sóng quảng bá có thể gia tăng độ phân giải của thông tin màu lênđịnh dạng 4:2:2 hoặc thậm chí là 4:4:4 Tuy nhiên, định dạng hiện đang sử dụng đảm bảođược yêu cầu về thông tin màu và chói phù hợp với đặc tính của mắt người

3.4 Gia tăng độ sâu bit (số bit lượng tử).

Thông tin video trong truyền dẫn phát sóng số hiện đang sử dụng với độ chính xác 8 bit, dù

độ chính xác 10 hoặc 12 bit đã được sử dụng trong việc sản xuất chương trình Việc sử dụnglượng tử 8 bit có thể dẫn đến việc hiển thị màu không trung thực trong một số trường hợpnhư: vùng bầu trời trong dưới ánh hoàng hôn…

Các hiệu ứng sai số do quá trình lượng tử sẽ giảm đi khi độ phân giải video được gia tăng.Việc hướng đến chất lượng UHDTV sẽ kết hợp đồng thời với sự gia tăng độ sâu bit Ngoài ra,một số dạng lượng tử thích nghi cũng có thể được áp dụng Với những đường contour, quátrình lượng tử thường để lại những suy giảm có thể nhìn thấy rõ khi mã hóa video, việc sửdụng lượng tử thích nghi sẽ gia tăng chất lượng hình ảnh nhưng không yêu cầu phải gia tăngđáng kể tốc độ bit

4 LƯU TRỮ.

4.1 Đĩa cứng.

Lưu trữ sử dụng ổ cứng là một thành phần cốt yếu trong PVR (Personal Video recoder) chophép người dùng ghi lại các chương truyền hình số để xem vào thời điểm thích hợp Vớingười dùng thông thường, dung lượng ghi các chương trình được yêu cầu từ khoảng 20 đến

40 giờ là đạt yêu cầu không kể nội dung là SDTV, HDTV hoặc UHDTV

Hiện nay, dung lượng đĩa cứng gia tăng rất nhanh trong khi giá giảm rất nhanh, 1 TB hiện naygiá bán lẻ dưới 100 bảng Anh Xu hướng gia tăng dung lượng trong khi chí phí giảm được kỳvọng sẽ diễn ra tiếp tục trong tương lai Một số lưu ý cho rằng tốc độ gia tăng dung lượng cóthể bắt đầu giảm sau năm 2015 khi các giới hạn vật lý của lưu trữ từ tính bắt đầu trở nên tớihạn, nhưng các kỹ thuật mới có thể sẽ được giới thiệu để khắc phục các giới hạn này

4.2 Lưu trữ quang.

Lưu trữ quang có ý nghĩa quang trọng trong lưu trữ các phim đơn lẻ hoặc các sự kiện hình ảnh

âm thanh cho mục đích đóng gói và phân phối Nhiều phiên bản cho phép ghi của đĩa quang

có thể dùng cho các mục đích lưu trữ cá nhân

Yêu cầu về dung lượng tương ứng cho một phim thường vào khoảng 2 đến 3 giờ (nhiều đĩa sẽđược sử dụng để lưu trữ đối với trường hợp hãn hữu phim dài…).

Có nhiều kỹ thuật đĩa quang dùng cho mục đích thương mại đã được triển khai mà bắt đầu làđĩa CD (Compact Disc) với các sản phẩm của Philip và Sony vào năm 1982, có dung lượngkhoảng 700MB Thế hệ thứ hai là DVD (Digital Versatile Disc) giới thiệu lần đầu vào năm

1996 DVD có sự thay đổi lớn về các phiên bản với sự khác nhau về dung lượng, ví dụ,

DVD-9 là đĩa một mặt, 2 lớp (dual-layer) có dung lượng khoảng 8.5GB Thế hệ thứ ba của lưu trữquang là đĩa Blu-Ray và HD-DVD Du lượng chuẩn của đĩa Blu-Ray hai lớp là 50GB Cácđầu đọc Blu-Ray được cung cấp ra thị trường bắt đầu từ 2006, nhưng việc bán ra chậm vì giácao và khách hàng chưa sẵn sàng để mua khi vẫn còn diễn ra “cuộc chiến” về định dạng vớiHD-DVD Từ 2/2008, Toshiba chính thức thôi hỗ trợ định dạng HD-DVD thì việc bán đầuđọc Blu-Ray mới gia tăng đáng kể

Các nghiên cứu hiện nay bắt đầu hướng đến đĩa quang thế hệ thứ tư với mục tiêu dung lượng

ít nhất là 1TB vào năm 2015 Vào tháng 4/2009, General Electric (GE) thông báo đã đạt đượcbước đột phá về kỹ thuật đĩa holographic Các holographic pattern có thể tận dụng chiều thứ

ba của đĩa bằng cách mã hóa thông tin trong các lớp ảo, do đó sẽ lưu trữ được mật độ dữ liệucao hơn rất nhiều so với các kỹ thuật trước Thông tin lưu trữ trong đĩa quang thông thườngdùng laser công suất tương đối cao để tạo ra các vi hốc (microscopic pit) và có hệ số phản xạnhỏ Kỹ thuật holographic của GE sử dụng media sẽ gia tăng độ phản xạ khi ghi, sinh ra 50lớp ảo trên đĩa GE dự kiến đĩa quang 500GB dùng kỹ thuật holographic sẽ xuất hiện vào cuốinăm 2011