một số xu hướng phát triển của công nghệ truyền hình

Một số xu hướng phát triển của công nghệ truyền hình Bài vi t này cung cp mt cái nhìn khái quát v s phát trin ca mt s k thut truyn hình th    c d  oán s phát trin mnh trong thi gian ti. Đi cùng với sự phát triển này là sự gia tăng tốc độ bit và các yêu cầu về phân phối dịch vụ trong tương lai. Bài viết này sẽ tập trung vào hai kỹ thuật có tiềm năng phát triển nhanh đó là stereoscopic TV (3D TV) và UHDTV (Ultra Hight Definition Television). Một số kỹ thuật cải tiến 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 sẽ được 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, chiều thứ ba được suy ra từ các thông tin khác nhau phân phối đến hai mắt trong hệ thống nhìn của người. Quan trọng nhất của các thông tin này là thị sai (parallax), đó là sự khác nhau giữa các góc nhìn giữa mắt trái và mắt phải, và sự khác biệt này sẽ càng lớn khi vật thể càng ở gần hai mắt. Một hiệu ứng stereoscopic có thể được hình thành từ video của một màn hình phẳng 2 chiều bằng cách dùng một số màn lọc để đảm bảo các thông tin ở các góc nhìn khác nhau được hiển thị 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 ra chưa chặt chẽ vì việc hiển thị đúng 3 chiều của một cảnh còn phụ thuộc vào vị trí của người xem và sẽ có nhiều thay đổi khi người xem di chuyển. Tuy nhiên, thuật ngữ “3D” theo cách hiểu 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 các thông tin khác như điểm hội tụ của mắt cũng tạo nên độ sâu đáng kể cho hình ảnh. Khi sử dụng thị sai để tạo ra độ sâu hình ảnh cần chú ý đến việc người xem có thể bị mỏi mắt, và trong 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 sử dụng các cặp kính màu với mỗi mắt kính là các màu tương phản nhau (thường là red/green hoặc red/cyan). Khi nhìn qua các mắt kính, mỗi mắt sẽ nhìn thấy một ảnh khác nhau và não sẽ điều 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 kính red/green. Trong các rạp chiếu khi đó, ảnh cho mắt trái và mắt phải được chiếu riêng thông qua hai bộ lọc màu. Ngày nay, người ta có thể dùng các phần mềm xử lý ảnh để tạo ra các hiệu 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 và khả năng tái tạo lại chính xác các màu. Với loại anaglyph red/cyan thường dùng thì thường xảy 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 dùng kính red/cyan lại đơn giản và có ưu điểm là có thể thực hiện ngay mà không buộc người xem phải chi thêm nhiều kinh phí mua kính vì giá kính rẻ nhất <1 bảng Anh (< 30.000 VND) và dùng 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 tương ứng cho mỗi mắt theo cách đồng thời hoặc theo thứ tự. Các mắt kính với các bộ lọc phân cực trực 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 máy chiếu đồng thời kết hợp với các bộ lọc phân cực và chiếu lên màn hình bạc (để duy trì sự phân cực 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 phân cực ngang/dọc hoặc +450/-450) yêu cầu người xem phải nhìn ở góc thích hợp, khi các kính lọc bị nghiêng theo một số mức độ có thể xảy ra sự thâm nhập hình ảnh của phân cực khác gây nên hiệu ứng “bóng ma”. Phân cực vòng (theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ) loại bỏ được hiệu ứng này và được sử dụng phổ cập hiện nay. Kính phân cực cũng tương 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 cách trình chiếu cho mỗi mắt các góc nhìn của hình ảnh khác nhau thông qua sự thay đổi của chuỗi frame; 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 áp cung cấp thích hợp, và trong suốt ở các mức điện áp khác. Không giống như kính màu hoặc kính phân cực, loại kính này là các thiết bị tích cực và cần đồng bộ với việc hiển thị nhờ thông tin truyền qua wireless hoặc dùng tia hồng ngoại. Vì lý do này, kính cửa chập LCD thường đắt hơn các loại kính màu đơn giản và kính phân cực rất nhiều (giá thông thường là 80 bảng Anh). 1.1.5. Auto-stereoscopic TV. Việc hiển thị auto-stereoscopic sẽ cung cấp hiệu ứng stereoscope mà không cần sử dụng kính. Bản thân của quá trình hiển thị đã được thiết kế để biểu diễn thông tin khác nhau khi xem từ sự sai biệt rất nhỏ của các góc nhìn, vì thế nếu vị trí người xem và góc nhìn đúng thì họ sẽ nhận được hình ảnh khác nhau cho mỗi mắt để tạo ảnh stereo. Khác với những hệ thống dựa trên kính, việc trải nghiệm xem với hiển thị auto-stereoscopic tại rạp phim khó thực hiện và kỹ thuật này được định hướng để phát triển cho các hiển thị tại nhà. Đã có một số nỗ lực để phát triển hệ thống chiếu auto-stereoscope dùng cho rạp phim từ năm 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 ứng stereoscope. Trong hệ thống rào chắn thị sai, một số dạng mặt chắn được đặt trên màn hiển thị làm thay đổi ánh sáng trực tiếp từ các cột pixel đến mỗi mắt. Việc hiển thị dựa trên rào chắn thị sai có thể 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 một màn hình hiển thị 2D thông thường. Ngoài ra, việc hiển thị auto-stereoscopic cho chỉ một người xem có thể dùng các hệ thống theo dõi mắt để tự động điều chỉnh hai ảnh hiển thị theo mắt 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 các cột 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 vị trí của họ là phù hợp. Nó cũng có thể cung cấp mức độ giới hạn của thị sai chuyển dịch theo chiều 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 sử dụng 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 cho nhà 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 hợp với thiết bị của họ. Tuy nhiên, trong nhiều hệ thống quảng bá và với riêng đường truyền mặt đất thì tốc độ bit là tài nguyên đắt giá. Bản thân tín hiệu 3D gồm hai tín hiệu phục vụ cho việc hiển 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 nhất của 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 độ nhỏ 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 tín hiệu video với chất lượng HDTV 720p/50 hoặc 1080i/25) thì việc phát sóng quảng bá của tín hiệu 3D sẽ phải giảm chất lượng tín hiệu cho mỗi mắt (khi đó set top box thiết kế cho xử lý 1 tín hiệu HDTV mới có thể có năng lực xử lý hai tín hiệu video với chất lượng giảm đi một nửa so với tín hiệu HDTV). Cụ thể với trường hợp dùng kính cửa chập thì tốc độ frame cho mỗi mắt có thể giảm đi một nữa, hoặc trong trường hợp dùng kính phân cực thì độ phân giải hình ảnh của mỗi mắt sẽ giảm đi một nửa. Đối với người xem, việc giảm chất lượng đi một nửa không thực sự gây cho họ cảm giác chất lượng hình ảnh giảm theo tỉ lệ ½, do hiệu ứng thông tin khác nhau từ mỗi mắt được tổng hợp và xử lý bởi não, với cảm nhận về mặt tâm lý của 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 định dạng quảng bá khác nhau và liên quan trực tiếp đến các định dạng hiển thị. Phần sau giới thiệu 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 hai stream HDTV, mỗi stream được sử dụng để hiển thị cho mỗi mắt. Với giải pháp này, các giải thuật 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 chỉ cần sử dụng một stream (ví dụ, stream dùng cho mắt trái). Với người xem muốn xem nội dung 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 phiên frame cho mỗi mắt. Tín hiệu khi đó được mã hóa như là một tín hiệu HDTV 2D thông thường nhưng với tốc độ 100Hz. Giải thuật nén dùng cho tín hiệu này có thể loại bỏ bớt thông tin dư thừa từ tương quan dữ liệu của các frame dùng cho mỗi mắt. Kết quả là tốc độ bit cần để truyền tải tín hiệu stereoscope dù vẫn lớn hơn tín hiệu 2D HDTV với tốc độ 50Hz nhưng sẽ nhỏ hơn hai lần tín hiệu 2D HDTV 50Hz. Một ước tính cho thấy tín hiệu stereoscope dùng giải pháp truyền dẫn này chỉ yêu cầu tốc độ bit gấp khoảng 1.7 đến 1.9 tốc độ bit sử dụng cho tín 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 hiệu này, tín hiệu sẽ có độ phân giải như HDTV thông thường, nhưng tốc độ frame là 100Hz. Có thể dùng mã hóa SVC (Scalable Video Coding) linh hoạt về thời gian, stream dữ liệu cho mắt trái xem như lớp cơ bản và mã hóa như tín hiệu HDTV 50Hz, stream này được dùng như tín hiệu 2D HDTV 50Hz đối với các bộ decoder 2D. Để xem nội dung stereoscope, người xem cần bộ decoder hoạt động ở tốc độ frame 100Hz, cùng với khả năng hiển thị video 100Hz đồng bộ với kính cửa chập. Trong trường hợp không yêu cầu phải đạt chất lượng HDTV, có thể dùng giải pháp chèn theo thời gian dựa trên cấu trúc frame của HDTV để phát sóng quảng bá tín hiệu stereoscope. Điều này cho phép dùng cơ sở hạ tầng quảng bá HDTV hiện có cho việc truyền tín hiệu, tuy nhiên tín hiệu này không tương thích ngược với bộ decoder 2D thông thường. Ví dụ, truyền tín hiệu stereoscope với chất lượng 720p/50 và dùng kính cửa chập đồng bộ frame, khi đó mỗi mắt sẽ nhìn thấy video với chất lượng 720p/25. Một tùy chọn khác là là phát quảng bá tín hiệu stereoscope với chất lượng 1080i/25 và dùng kính cửa chập đồng bộ theo field. Các dòng lẻ sẽ nhìn thấy bởi 1 mắt và các dòng chẵn sẽ nhìn thấy bởi mắt còn lại, điều này sẽ dẫn đến độ phân giải theo chiều dọc giảm đi một nữa, mỗi mắt sẽ nhìn thấy video với chất lượng 540p/25 nhưng 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 mắt phải 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 một monitor phù hợp với cơ chế của kính phân cực, nhưng khi đó phải trả giá bởi độ phân giải hình 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 mắt trái, nửa phía phải hiển thị dữ liệu video cho mắt phải, độ phân giải theo chiều ngang trong trường hợp này giảm đi một nửa. • Với giải pháp “top-and-bottom”, nửa trên của màn hình hiển thị dữ liệu video cho một mắt, nửa dưới màn hình hiển thị ảnh cho mắt còn lại, độ phân giải theo chiều dọc trong trường hợp này giảm đi một nửa. • Với giải pháp “line interleaved”, các dòng dữ liệu cho mỗi mắt được chèn xen kẽ trong màn 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 mắt được 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 chất lượng. Ví dụ, nếu chuyển từ “side-by-side” sang “top-anh-bottom” độ phân giải sẽ giảm đi 25% so với chất lượng HDTV gốc. Trong trường hợp muốn truyền tín hiệu stereoscopic đạt độ phân giải của tín hiệu HDTV cho mỗi mắt thì độ phân giải không gian của tín hiệu truyền phải lớn gấp đôi độ phân giải của tín hiệu 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 bộ decoder 2D có thể xem video 2D bình thường. Với bộ decoder stereoscopic, tín hiệu sai biệt được 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 thể chuyển đến một định dạng chèn (theo thời gian hoặc không gian) theo yêu cầu của thiết bị hiển thị. Tín hiệu sai biệt có thể được nén dùng bộ encoder video chuẩn (ví dụ dùng MPEG-4 Stereo High Profile) hoặc một số định dạng dữ liệu nén khác. Một ước tính cho thấy tốc độ dữ liệu tổng 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 thông thường được phát sóng quảng bá kết hợp với bản đồ độ sâu (depth map). Giả dử thông tin SI được cấu hình đúng, người xem với bộ decoder 2D sẽ xem được dữ liệu video 2D thông thường. Với bộ decoder cho stereoscope, bản đồ độ sâu được kết hợp với ảnh 2D để tạo ra ảnh 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 trong bản đồ độ sâu cho biết đó là vùng nền (background), các pixel màu sáng hơn cho biết đó là các vùng cận cảnh (foreground). Ưu điểm của phương pháp 2D+Z này đối với người xem stereoscope là khả năng điều chỉnh mức 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 cao nhất là với các sự kiện trong thời gian thực. Mặt khác, hình ảnh 3D dùng độ sâu trông không thực do ảnh hưởng của lượng tử. Tuy nhiên, việc lượng tử cũng giúp giảm dung lượng dữ liệu dùng để thể hiện thông tin độ sâu. Một ước tính cho thấy phương pháp 2D+Z yêu cầu tốc độ bit từ 1.2 đến 1.6 lần so với tốc độ bit cần cho dữ liệu 2D HDTV phụ thuộc vào độ phân giải của 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 và audio 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 trong nhiều năm, một số cho rằng 720p thể hiển các cảnh chuyển động tốt hơn và đạt hiệu quả nén cao hơn, trong khi số khác cho rằng 1080i có độ phân giải tĩnh đẳng cấp hơn. Theo quan điểm của nhà cung cấp nội dung thì sự tồn tại của hai định dạng sẽ gây ra thêm nhiều phức tạp không đáng có. Cách tốt nhất là cung cấp nội dung cho truyền dẫn theo một định dạng tổng hợp 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 trữ nội dung chất lượng cao. Phiên bản gần đây về đặc tính kỹ thuật audio và video của DVB đã cho phép truyền trực tiếp video 1080p để cung cấp dịch vụ HDTV chất lượng cải tiến nhưng hiện 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 băng thông 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 hiện nay, nhưng điều này là khó khắc phục với các set top box đã được cung cấp trên thị trường để phục 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 độ phân giải tương đương với phim 35mm. Định dạng 8K×4K được giới thiệu lần đầu bởi NHK của 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 phân giải 4096 pixel × 2048 dòng, 4096 pixel × 2304 dòng, hoặc 4112 pixel × 2168 dòng. Tuy nhiên, 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 là lựa chọn ban đầu vì nó tương thích với tần số của nguồn điện hơn là xét đến sự tối ưu cho cơ chế nhìn của con người. Mặc dầu tần số này không quan trọng đối với truyền hình số, nhưng tốc độ frame này vẫn được duy trì và vì thế trên thế giới giờ chia thành các vùng có tốc độ frame 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 hiển thị 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 đến 100Hz. 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). Kỹ thuật này rất tốt với các vùng hình ảnh tĩnh và chuyển động chậm, tuy nhiên với một chuỗi trọn vẹn từ sản xuất chương trình đến phát sóng quảng bá dùng tốc độ 100Hz sẽ cải thiện đáng 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 300Hz hướng 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 16:9 khi sử dụng truyền hình số và HDTV. Tuy nhiên, tỉ lệ 16:9 tương ứng với giá trị 1.78 trong khi phim thường sử dụng tỉ lệ màn hình siêu rộng 2.33 hoặc 2.35. Khi xem phim với tỉ lệ màn hình siêu rộng trên tỉ lệ HDTV 16:9 thì sẽ xuất hiện các vệt đen trên và dưới đáy của màn hình, 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 sang màn hình siêu rộng. Cần có một thời gian thích hợp để chuyển dịch từ HDTV đến UHDTV và các nội dung phim màn hình siêu rộng sẽ đóng vai trò đáng kể trong quá trình chuyển dịch này. 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 với thông tin chói (theo cả chiều dọc và chiều ngang của độ phân giải), và vì một số lý do, định dạng 4:2:0 được chọn sử dụng cho phát sóng quảng bá. Để lưu trữ nội dung hay sử dụng cho biên tập video trong studio thì định dạng 4:2:2 được sử dụng. Trong khi đó, nội dung phim thường 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 lên định dạng 4:2:2 hoặc thậm chí là 4:4:4. Tuy nhiên, định dạng hiện đang sử dụng đảm bảo được 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 dụng lượng tử 8 bit có thể dẫn đến việc hiển thị màu không trung thực trong một số trường hợp như: 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, quá trình lượng tử thường để lại những suy giảm có thể nhìn thấy rõ khi mã hóa video, việc sử dụng lượng tử thích nghi sẽ gia tăng chất lượng hình ảnh nhưng không yêu cầu phải gia tăng đáng 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) cho phép người dùng ghi lại các chương truyền hình số để xem vào thời điểm thích hợp. Với người 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 nay giá bán lẻ dưới 100 bảng Anh. Xu hướng gia tăng dung lượng trong khi chí phí giảm được kỳ vọng sẽ diễn ra tiếp tục trong tương lai. Một số lưu ý cho rằng tốc độ gia tăng dung lượng có thể bắt đầu giảm sau năm 2015 khi các giới hạn vật lý của lưu trữ từ tính bắt đầu trở nên tới hạn, 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. [...]... chấm dứt phát tín hiệu tương tự Sơ đồ sau đây minh họa khả năng cải tiến của DVB-C2 so với DVB-C (khảo sát trên một số tùy chọn điều chế có trong DVB-C2) Có thể thấy trong hình vẽ này hiệu quả của DVB-C2 tiệm cận với giới hạn Shannon 7 KẾT LUẬN Công nghệ truyền hình gồm nhiều lĩnh vực từ biên tập, sản xu t chương trình, lưu trữ, phân phối nội dung,… đến truyền dẫn phát sóng, máy thu là tổng hợp của nhiều... trong khoảng 1dB của giới hạn Shannon Các thực nghiệm ứng dụng của mã này ban đầu gặp một số vấn đề ở các trường hợp tỉ lệ lỗi bit với phần dư rất thấp (dùng trong truyền hình số) , dầu vậy những vấn đề này cũng đã được khắc phục sau đó Mã Turbo đã mở lối cho việc phát triển mã sửa sai nói chung, và theo đó một lớp mã khác đã được đề xu t là mã LDPC (Low Density Parity Check) hỗ trợ một số khả năng hữu... một chương trình truyền hình đến với người xem Trong khuôn khổ bài viết này, chỉ một số hướng phát triển về kỹ thuật được chọn để giới thiệu Đây cũng là những kỹ thuật dự đoán sẽ được chú ý trong giai đoạn từ nay đến năm 2020 Với mỗi kỹ thuật cần có những điểm “cân nhắc” sau: Với kỹ thuật 3D: các phương pháp xem truyền hình 3D bằng kính thực ra vẫn chưa đáp ứng được mong muốn của người xem, hướng phát. .. độ bit của kênh (tương ứng với khả năng kháng nhiễu của tín hiệu) dựa vào tỉ lệ của mã chập (tỉ lệ của tổng dung lượng dữ liệu dùng cho sửa lỗi) Ví dụ, một bộ phát đáp vệ tinh 36MHz điển hình hoạt động ở EIRP là 51dBW có thể dùng: • Tốc độ symbol là 27.5Mbaud • Điều chế QPSK • Tỉ lệ mã FEC là 2/3 Việc chọn lựa này sẽ cho phép truyền một tốc độ dữ liệu hữu dụng là 33.8Mb/s Ngay sau khi phát triển DVB-S,... có xu hướng gia tăng gia tăng hiệu quả phổ tầng và linh hoạt hơn trong việc thay đổi phổ tần hoạt động tùy theo sự sẵn có của đường truyền Với những kỹ thuật này, tốc độ bit thực tế mà khách hàng nhận được thường kém hơn chỉ số “tốc độ bit tối đa” theo qui định của nhà điều hành mạng Tốc độ bit thực tế phụ thuộc vào một số nhân tố sau: • Khoảng cách từ thiết bị cuối của khách hàng đến thiết bị cuối của. .. 2.3GHz, 2.5GHz, và 3.5GHz 6 6.1 PHÁT SÓNG QUẢNG BÁ Sơ lược về quảng bá số Việc truyền dữ liệu số trực tiếp đến thuê bao đã phát triển trên 15 năm, với ban đầu từ vệ tinh và sau đó vào năm 1990 là từ các máy phát mặt đất Các hệ thống này có cách cung cấp dịch vụ như các hệ thống truyền dẫn tương tự trước đó nhưng chúng có thể cho phép truyền nhiều kênh chương trình hơn trên cùng một băng thông, và cường độ... môi trường truyền dẫn vệ tinh và mặt đất Tóm lại, việc phát triển của mỗi kỹ thuật không độc lập mà chịu ảnh hưởng của những kỹ thuật liên quan Ngược lại, sự phát triển vượt bậc của mỗi kỹ thuật cũng là tác nhân thúc đẩy các kỹ thuật khác cải tiến để tham gia vào chuỗi qui trình Trên đây chỉ là một số kỹ thuật được chọn giới thiệu và chưa đầy đủ, một vài kỹ thuật mới sẽ được người viết giới thiệu trong... phát và máy thu Điều này sẽ rất phù hợp với các tầng số cao (ví dụ lớn hơn 5GHz) vì cấu trúc anten khi đó không quá lớn Nhìn chung, kỹ thuật MIMO có thể gia tăng tốc độ dữ liệu cho băng thông kênh và là một hướng cải tiến quan trọng đối với chuẩn DVB-T2 hiện đang được triển khai tại một số khu vực 6.4 Quảng bá dùng cáp Các hệ thống quảng bá DVB cũng đã công bố chuẩn thế hệ thứ hai cho môi trường truyền. .. cấp phát cho một kênh truyền hình tương tự truyền thống) để cung cấp dịch vụ downstream EuroDOCSIS 3.0 tăng dung lượng băng rộng downstream bằng ghép nối phổ tần 4 kênh với nhau Vào tháng 4/2009, một công ty ở Anh là Virgin Media đã bắt đầu thử nghiệm cung cấp dịch vụ với tốc độ 200Mb/s cho 100 khách hàng ở Ashford, Kent Trong gói dịch vụ này có bao gồm cả các dịch vụ có độ phân giải cao và truyền hình. .. bộ phát đáp vệ tinh dùng để phát DTH (Direct-to-Home) hiện có, nhưng điều này có thể giải quyết được Theo thời gian, các kỹ thuật mới có thể được phát minh để khắc phục những vấn đề còn chưa đạt được trong hệ thống truyền Tuy nhiên, DVB dường như đúng khi cho rằng việc cải tiến DVB-S2 là công việc của tương lai 6.3 6.3.1 Quảng bá mặt đất DVB-T DVB-T được phát triển vào nửa cuối năm 1990, và được hình . Một số xu hướng phát triển của công nghệ truyền hình Bài vi t này cung cp mt cái nhìn khái quát v s phát trin ca mt s k thut truyn hình th    c d  oán s phát trin. stereoscopic TV (3D TV) và UHDTV trên các đường truyền vệ tinh, mặt đất và các yêu cầu của nó sẽ được xét đến cùng với xu thế phát triển của công nghệ truyền dẫn. 1. TRUYỀN HÌNH 3D. 1.1. Các kỹ thuật stereoscopic. này được định hướng để phát triển cho các hiển thị tại nhà. Đã có một số nỗ lực để phát triển hệ thống chiếu auto-stereoscope dùng cho rạp phim từ năm 1930 nhưng đều không thành công. Có hai kỹ