Đề tài ’Biến đổi AD và DA trong hệ thống truyền hình số’

Trang 1

ca Lisa DE TAI ’Bién déi A/D va D/A trong hé thống truyền hình số°

Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

cae

| SON

Trang 2

BÀI TẬP LÓN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH

LỜI NÓI ĐÀU

Giới thiệu chung về vai trò và chức năng của phép biến đổi A/D, D/A

I/BIEN DOI TIN HIỆU TƯƠNG TỰ SANG SO(A/D) IH/PHƯƠNG PHÁP CHUYÊN ĐÔI D/A

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

Truyền hình như tên gọi của nó là hệ thống biến đổi hình ảnh và

âm thanh kèm theo thành tín hiệu điện,truyền đến máy thu nơi thực hiện việc biến đổi tín hiệu này thành dạng ban đầu và hiển thị trên màn ảnh dưới dạng hình ảnh.Truyền hình dựa trên đặc điểm cảm nhận ánh sáng

của mắt người để truyền đi thông tin cần thiết,ánh sáng là các bức xạ điện từ có bước sóng nằm trong khoảng tir 380 um dén 780 ;m.Thông tin nhìn

thấy của vật được mắt người cảm nhận phụ thuộc tính chất phản xạ của vật

Sử dụng phương pháp số trong truyền hình số để tạo lưu trữ và truyền tín hiệu của chương trình truyền hình trên kênh thông tin mo ra 1 kha

năng đặc biệt rộng rãi cho các thiết bị truyền hình làm việc theo các hệ

truyện hình Trong một số ứng dụng ,ín hiệu sơ được thay thê hồn toàn

cho các tín hiệu tương tự vì nó có khả năng thực hiện được các chức năng mà tín hiệu tương tự hầu như không thể làm được hoặc rất khó thực hiện

nhất là trong việc xử lý và lưu trữ tín hiệu

Để việc truyền tín hiệu đi trong truyền hình số ít chịu ảnh hưởng của nhiễu đường truyền thì tín hiệu trước khi truyền đi cần phải đưa qua

bộ biến đổi từ tín hiệu tương tự sang số(A/D).Khi đó tín hiệu qua các khâu mã hóa và đưa vào bộ điều chế để truyền đi.Tại phía thu,tín hiệu sẽ được qua bộ biến đổi ngược lại để biến tín hiệu trở VỆ dang ban đầu.Do

đó trong bài tập lớn: Biên đôi A/D và D/A trong hệ thông truyên hình sô" chúng ta sẽ đi sâu về vấn đề này nhiều hơn.Đẻ thấy được tín hiệu trước

Trang 4

Giới thiệu chung về vai trò và chức năng của phép biến déi A/D, D/A

1.1 Chức năng của biến đỗi A/D và D/A

So với tín hiệu tương tự ,tín hiệu sé cho phép tạo ,lưu trữ,ghi đọc

nhiều lần mà không làm giảm chất lượng hình ảnh trong truyền hình số Tuy nhiên,không phải trong tắt cả các trường hợp tín hiệu số đều đạt

hiệu quả cao hơn so với tín hiệu tương tự

-Ngày nay,hệ thống truyền hình kỹ thuật số đã và đang được phát triển

+Bên phát:Tại đầu vào của thiết bị là tín hiệu tương tự,khi đó bộ biến đổi tín hiệu tương tự sang số(A/D) làm nhiệm vụ biến đổi các tín hiệu truyền

Trang 5

+Bên thu:Sau khi qua các bộ giải điều chế,giải mã hóa tín hiệu được đưa

tới bộ biến đổi số sang tương tự(D/A).Ở đây tín hiêu tin tức ban đầu truyền đi được khôi phục lại hoàn toàn ở phía thu(ảnh hưởng của nhiễu đến tín hiệu là ít)

1.2 Đặc điểm của tín hiệu số

-Bên cạnh những ưu điểm hơn so với tín hiệu tương tự thì việc truyền tín

hiệu số cũng phải trả giá sau:

+Độ rộng băng tần:Yêu cầu về băng tần của tín hiệu số rộng hơn rất nhiều so với băng tần của tín hiệu tương tự.Mà băng tần là nguồn tài nguyên quý giá.(Ứng với mỗi lĩnh vực thì chỉ cho phép hoạt động trong dải tần

mà nó được phép sử dụng).Xét ví dụ sau:Xét tín hiệu (hệ NTSC)có độ rộng băng tần là 6,5Mhz,sử dụng 8 bit mã hóa.khi đó theo định luật lay

mẫu(Nyquist) thì tần số lấy mẫu phải gấp 2 lần tần số của tín hiệu cơ bản( ƒ, >2/,),vậy /, =13Mhz.Mặt khác: tốc độ truyền

R=nx ƒ, =8x13=104Mb/ s.Tương ứng với độ rộng băng tần khoảng 60Mhz.Từ đó ta thấy:độ rộng băng tần của tín hiệu số gấp khoảng 10 lần

độ rộng băng tần của tín hiệu tương tự

Chính vì thế đề đáp ứng được tốc độ truyền cao như hiện nay (đòi hỏi phải có băng tần rộng mới đáp ứng được).Tuy nhiên băng tần là tài nguyên quý giá,do đó người ta đưa ra kỹ thuật nén băng tan,ma van dam

bảo được tốc độ truyền

+Mặc dù ngày nay công nghệ vi mạch số phát triển nên các thiết bị số được tích hợp nên kích thước nhỏ bé nhưng đòi hỏi độ chính xác và giá

thành sẽ đắt hơn các thiết bị tương tự( các thiết bị có kích thước cồng

kénh.)

+Một tín hiệu số được lấy mẫu theo chiều thẳng đứng và chiều ngang thì có khả năng bị chồng phô.và để khắc phục tình trạng này thì việc lấy mẫu phải tuân theo định lý lấy mau(N) yquist)

Tuy nhiên tín hiệu số có rất nhiều ưu điểm hơn so với tín hiệu tương tự

như:khả năng sửa lỗi của tín hiệu số tốt hơn rất nhiều so với tín hiệu

tương tự,khả năng ảnh hưởng của nhiễu ít,việc mã hóa giải mã cũng đơn giản Chính vì vậy,hiện nay tín hiệu số đang được sử dụng ngày càng

rộng rãi ở Việt nam cũng như trên thế giới

IV/BIEN DOI TIN HIEU TUONG TU SANG SO(A/D)

-Việc chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số gồm 3 quá trình: +Lấy mẫu(Sample)

+Lượng tử hóa(quatife)

Trang 6

Analo, N Lượng tử |_, Digital

5 7) Lay mẫu hóa [| Mahóa

-Lấy mẫu tín hiệu tương tự: là quá trình biến đổi tín hiệu tương tự thành 1 dãy các xung tuân hoàn ,cách đêu nhau và có độ rộng bằng nhau,có biên

độ xung bằng với giá trị của tín hiệu tương tự tại thời điểm lấy mẫu

-Lượng tử hóa:là quá trình xấp xỉ hóa các giá trị của các mẫu tương tự về 1 số mức nhất định,khoảng cách giữa 2 mức biên độ đó gọi là bước lượng tử

-Mã hóa:quá trình này sử dụng các bit nhị phân để mã hóa các mức biên

độ đã được lượng tử hóa Số lượng bit nhị phân mã hóa mỗi bit lượng tử sẽ phụ thuộc vào số mức lượng tử hóa

2.1/Lấy mẫu tín hiệu video 2.1.1 Lấy mẫu

-Lấy mẫu là bước đầu tiên chuyển tín hiệu tương tự sang só,vì các thời

điểm lấy mẫu đã chọn sẽ chỉ ra tọa độ các điểm đo

Tín hiệu vào Tin hiéu roi rac

trong đó: T,: chu kỳ lấy mẫu [giây]

f, = 1/T,; tần só láy mẫu [Hz] hay tóc độ lấy mẫu [mẫu/giây]

Quá trình biến đổi này phải tương đương về mặt tin tức hay nói cách khác tín hiệu sau khi lấy mẫu phải đảm bảo mang đủ thông tin của tín hiệu

vào.Biên độ của tín hiệu tương tự được lấy mẫu với chu kỳ 7,,thu được

các xung hẹp với tần số lấy mẫu :

1= cuc) = rape : ĐH (i : ĐH

“

Trang 7

-Quá trình lấy mẫu tương đương với 1 quá trình điều biên tín hiệu 7, trên sóng mang có tần số bằng tần số lấy mẫu /,.Quá trình này tạo ra các biên trên và biên dưới,phổ của tín hiệu lấy mẫu bao gồm thành phần tần số lấy

mẫu và các hài của nó

(HÌNH VẼ)

~Trên thực tế viêc lấy mẫu tuân theo cơ sở của định lý Nyquist(Định lý lấy mẫu):một tín hiệu thông thấp có phổ tần số không lớn hơn ta có thé được khơi phục hồn tồn khơng có lỗi tại phía thu bằng các mẫu tín

hiệu,mà khoảng cách giữa các mẫu đó không lớn hơn 7, < = H

-Như vậy ,dé tin hiéu lay mau mang toan bé6 thong tin của tín hiệu gốc thì: +Tín hiệu gốc phải có băng tần hữu hạn,tức là nó không có những phần tử có tần số nằm ngoài 1 tần số /„ nào đó +Tần số lấy mẫu phải bằng hoặc lớn hơn 2 lần tần số cơ bản ƒ, >2ƒ Biên độ

Pho - pai bia Dai bién Dải biên

băng cơ — Dải biên oe dưới trên bản dưới trên h r r r h 1 i 1 i 1 \ ' ' ' ' fi fe =2fe 3# Tần số

Phô tần số lấy mẫu lý tưởng

-Đối với tiêu chuẩn tần số Nyquist,việc lấy mẫu tín hiệu video với tần số

ƒ <2ƒ„ là nguyên nhân gây méo chông phô và làm giảm độ phân giải

theo chiều ngang `

Thanh phan tan sô cao nhât với các hệ truyện hình tương tự là:

+Hệ PAL: /„ =5MH:

+Hệ NTSC: ƒ =4,2MHz

Theo đó:

Trang 8

+Hệ NTSC: f, =8,4MHz

Các giá trị 1UMHz và 8,4MHz là các giá trị tần số lấy mẫu nhỏ nhất,đảm

bảo khôi phục hoàn toàn lại tín hiệu ban đầu Thực tế thì tần số lấy mẫu tín hiệu video cho các hệ truyền hình cao hơn

-Một trong những yêu cầu làm tăng tần số tín hiệu truyền hình là tăng khoảng bảo vệ cho mạch lọc thông thấp trước khi lấy mẫu.Mạch lọc này

là phần đầu tiên của bộ biến đổi A/D

-Để không làm xuất hiện méo tín hiệu tương tự ,mạch lọc thông thấp của

hệ thống được loại bỏ các thành phần gây chồng phổ tín hiệu.Do các mạch lọc không có đặc trưng lý tưởng ,đặc tính mạch lọc ngoài dải thông không phải là suy giảm hoàn toàn ,nên sử dụng băng tần bảo vệ cho phép

sử dụng các mạch lọc mang tính thực tÊ.Việc chọn tần số lấy mẫu tối ưu 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

-Việc lấy mẫu có thẻ thực hiện theo 2 cách sau:

+Lấy mẫu tự nhién(Natural sampling):Ta thấy nếu tấn số lấy mẫu không thỏa mãn định lý lấy mẫu thì xảy ra hiện tượng các phổ của tín hiệu sẽ chồng chéo lên nhau.Hay đây chính là hiện tượng chồng phổ hay mập mờ

phô

Việc lấy mẫu tự nhiên thực hiện khá dễ dang,chi can 1 chuyén mach hai dau vao mét dau ra tương tự,như hình vẽ sau:

Chuyển mạch

Hình 3.3 Mạch tạo tín hiệu PAM lấy mâu tự nhiên

Trang 9

——————x`

Hình 3.4 Mạch lấy mâu và giữ mâu 2.1.2 Cấu trúc lấy mẫu

-Tín hiệu hình ảnh từ camera và tín hiệu được hiển thị trên màn hình chứa

thông tin về đồng bộ theo mành và dòng ,đó là các ảnh 2 chiều Vì vậy,đề khôi phục hình ảnh chính xác,tần số lấy mẫu có liên quan đến tần số dong và qua nghiên cứu cho thấy tần số lấy mẫu phải là bội của tần số dòng -Như vậy,việc lấy mẫu không những phụ thuộc theo thời gian mà còn phụ thuộc tọa độ các điểm lấy mẫu.Vị trí các điểm lay mau hay cau tric lay mẫu được xác đỉnh theo thời gian ,trên các dòng và các mành

-Có 3 dạng liên kết vị trí các điểm lay mẫu được sử dụng phổ biến cho cấu trúc lấy mẫu tín hiệu video là cầu trúc trực giao,câu trúc

“quincunx’manh và “quincunx" dòng

+Cấu trúc trực giao:Các mẫu được sắp xép(trén các dòng kể nhau)thẳng hàng theo chiều đứng.Và cầu trúc này là cô định theo mành và theo 2 ảnh(hai mành).Tần số lấy mẫu thỏa mãn định lý Nyquist,sử dụng tốc độ bit lớn cho chất lượng ảnh cao tụ Vi —e—e—e—e— 0 o_o 2.1 —@——@—@—e@—0—_@—_e- © @ @ @ eee LV —e—e—e—ew—e—e—e_- e e e .e e e e Câu trúc trực giao

+Cấu trac’quincunx’ manh: :Đối với cấu trúc này,các mẫu trên các dòng

kề nhau thuộc 1 _manh xép thing hang theo chiéu thing đứng(trực giao),nhưng các mẫu thuộc mành một lại dịch đi 1 nửa chu kỳ lấy mẫu so

với các mẫu của mành thứ 2.Cấu trúc “Quincunx” mành cho phép giảm

tần số lầy mẫu theo dòng Phổ tần cấu trúc nói trên của mành 2 so với phd mành 1 bị dịch và có thể lồng với phổ tần cơ bản, gây ra méo ở các chỉ

Trang 10

Avs : A Ve

An Ve

Cau trie quincunx manh

+Cấu trúc “quincunx°dòng:Các mẫu trên các dòng kề nhau của 1 manh sẽ lệch nhau nửa chu kỳ lây mẫu,còn các mẫu trên dòng 1 mành so với các mẫu trên dòng tiêp sau(của mành sau) một nửa chu kỳ lây mẫu Hà, Vị He Va Hs Va Câu trúc quincunx dòng

-Tùy theo cấu trúc lấy mẫu ,thì sẽ xuất hiện các loại méo ảnh khác nhau

¢ V6i cau trúc trực giao:độ phân giải ảnh giảm,nhưng cấu trúc này cho chất lượng ảnh cao nhất

e _ Với cấu trúc"quincunxmành:xuất hiện nhấp nháy các điểm ảnh ¢ V6i cdu tric “quincunx'dòng:xuất hiện các vòng tròn theo chiều

ngang(méo đường biên) 2.2 Lượng tử hóa

*/Khái niệm:Là quá trình xấp xỉ các mẫu tương tự về 1 giá trị biên độ gọi là mức lượng tử

-Khoảng cách giữa 2 mức lượng tử gọi là bước lượng tử Nếu gọi số mức lượng tử là:Q (q1,q2 qn)

Trang 11

% + = si) ° 7 + -

Hình 1.5 — Hàm lượng tử với bước lượng tử q = 1

-Thực tế,có 2 phương pháp lượng tử hóa:

+Lượng tử hóa tuyến tính có các bước lượng tử bằng nhau(lượng tử đều) +lượng tử hóa phi tuyến có các bước lượng tử khác nhau(lượng tử không

đều)

“Trong hầu hết các thiết bị video ,thì tất cả các mức lượng tử đều có biên

độ bằng nhau và quá trình lượng tử hóa được gọi là lượng tử hóa đều Lượng tử hóa đều là phép trong đó các mức lượng tử cách đều nhau.khi đó giới hạn biên độ tín hiệu: @.A=2z

Trong đó:+a:Mức cực đại -a:Mức cực tiểu A:Bước lượng tử 'Nhiễu lớn | t 3} (a) (b)

Hình 3.9 (a) Tín hiệu lượng tử hóa vói nhiễu cộng (b) Tín hiệu sau bộ tái lượng tử hóa -Lỗi xuất hiện khi nhiễu làm biên bộ vượt quá 1⁄2 bước lượng tử,các phần còn lại bị triệt tiêu

Trang 12

-Đây là quá trình biến đổi từ 1 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 lượng tử hóa.Khi đó công suất trung bình của sai số lượng tử hóa(nhiễu lượng tử

hóa):

re

D2

Nhận thấy:

mã hóa

se _ Nếu bước lượng tử nhỏ quá trong quá trình truyền sẽ bị ảnh hưởng

của nhiễu.Nếu nhiễu lớn thì sẽ đẫn đến nhằm mức tín hiệu ,và các mức gần 0 sẽ quy về 0

*/Khắc phục nhiễu tích lũy của quá trình lượng tử hóa -Ta có:Công suất nhiễu lượng tử hóa:

_ A (24a

#12 O12

~Tỷ số tín hiệu trên tạp âm của phương pháp lượng tử hóa: §/ N =@°—1

-Cơng suất tín hiệu: 2 pd? S=(@ US Với: S/.N(dB)=101g(Q? -1) Để mã hóa Q mite thi cn b bit nhi phan: Q=2’ ,(b=log, 0) Ta duge: S / N(dB) =101g(2” —1) = b.20log 2 = 6b(dB) Và: _ P, = 201g 2a—101g12—6b(dB) ,khi S/N tang thì công suất giảm di 6dB Nhận thấy:

+S/N phụ thuộc vào sé bit duge ding để mã hóa

+Gán mức điện áp thấp cho các bước lượng tử lớn

+Gán mức điện áp cao cho các bước lượng tử nhỏ.(Việc làm này tránh

ảnh hưởng của nhiễu tác động trong quá trình truyền)

*/Xét ảnh hưởng của méo lượng tử _ oo

~Trong các hệ thông sử dụng it hon 8 bit dé biêu dién mau.sai so lugng tir sé anh hưởng nghiêm trọng đến tín hiệu ban đầu,làm méo dạng sóng và tăng hiệu ứng viền không mong muốn

eŒ)=|xứ)~x'0)|

Trong đó: e()-sai số lượng tử

Trang 13

Ở đây,e() có thé xem như I loại nhiễu do quá trình lượng tử hóa gây ra(méo lượng tử)

-Ta có công thức xác dinh:(ty số giữa các giá trị biến đổi đỉnh-đỉnh và căn bình phương sai số lượng tử của 1 hệ thống,nó quy định chất lượng hình

ảnh được khôi phục)

SO „(4B)= 68310810, 2010gu(_ “a (*)

w VB

Trong đó:n- số bit biểu diễn mẫu

tân số lây mẫu

„-tần số cao nhất của tính hiệu video v,-mức điện áp toàn bộ thang lượng tử Y„-mức trăng Y„-mức đen Với: +hé NTSC:V, -V, =0,714 +hé PAL :v, -V, =0,7

-Từ công thức (*) nhận thấy:méo lượng tử phụ thuộc vào số mức lượng tử Và nó xuất hiện ở 2 dạng chính: +Hiệu ứng đường viền

+Nhiễu hạt ngẫu nhiên

¢ Hiệu ứng đường viền

-Xuất hiện ở những vùng có độ sáng thay đổi chậm và đều theo chiều ngang,khi đó có những sọc với độ sáng cố định chia thành nhiều đường rõ

nét theo chiều đúng như đường biên.Khi tăng số mức lượng tử,hiệu ứng đường viền sẽ giảm.Do đó với các ảnh có nhiều chỉ tiết ,méo lượng tử

-Xuất hiện ở những vùng ảnh rộng và có độ sáng đồng đều,là dạng nhiễu các hạt giống như sương mù-khó nhận biết hơn hiệu ứng đường viền

**/Khắc phục

-Với hiệu ứng đường viền thì phương pháp tốt nhất là cộng 2 tín hiệu

“dither' tín hiệu xung chữ nhật biên độ Q/2 và tín hiệu ngẫu nhiên có biên

độ < Q/3.vào tín hiệu video

-Với nhiễu hạt ngẫu nhiên:Hiện tượng này có thể được sử dụng hiệu chỉnh chất lượng ảnh qua việc biến đối méo từ dạng ngẫu nhiên.Quá trình

hiệu chỉnh được thực hiện bằng cách cộng tín hiệu có dạng đặc biệt-tín hiệu “dither" ,vào tín hiệu video(quá trình “dithering').Tín hiệu dither” có

nhiều dạng khác nhau ,thông thường là dạng xung chữ nhật,tần số bằng 1⁄2 tần số lây mẫu,biên độ bằng 1⁄2 sóng lượng tử

-Khi lượng tử hóa tín hiệu video màu hoàn chỉnh ,có thể lay tai mau lam nhiễu ngẫu nhién.Méo xuất hiện là méo pha vi sai số(có thể khắc phục

Trang 14

-Do tín hiệu vào là không ổn định,cộng Với Các nhiễu trong quá trình sửa nên quá trình lượng tử hóa tín hiệu video cần sử dụng biên bảo hiểm các

mức câm này cho phép tín hiệu video được an toàn trước các nguồn

nhiễu.Do ảnh hưởng của méo ở mức đen nhỏ hơn ảnh hưởng méo ở mức trắng ,nên biên độ bảo hiểm của mức trắng lớn hơn mức đen

-Sai số lượng tử phụ thuộc vào số bit biểu điễn mẫu.Trước kia thường sử

dụng 7 hoặc 8 bit để biểu diễn 1 mẫu,tương úng sẽ có 128 hoặc 256 mức lượng tử.Ngày nay,đa số các thiết bị số tiêu chuẩn studio sử dụng 10 bit mã hóa(2'" =1024-mức lượng tử)

2.3 Mã hóa 2.3.1 Khái niệm

-Mã hóa là quá trình biến đổi các tín hiệu sau khi lượng tử hóa thành các

từ mã hay các bit nhị phân (0,1) nồi tiếp

-Số bit đề mã hóa: log, Q<b< log, Q+1 b=log,@ hay log, Q<b<log,Q+1

(Q-mức lượng tử,thông thường số mức lượng tử là I số lẻ)

-Việc mã hóa tín hiệu thành các bit nhị phân làm tăng khả năng chống nhiễu và phù hợp với đặc tính của kênh truyền giúp việc truyền đạt tốc độ cao

-Các mã sử dụng trong truyền hình số có thể được phân giải 1 cách quy ước thành 4 nhóm:

+Các mã để mã hóa tín hiệu truyền hình

+Các mã đề truyền có hiệu quả cao theo kênh thông tin

+Các mã thuận thiện cho việc giải mã và đồng bộ bên thu

+Các mã đề xử lý số tín hiệu trong các bộ phận khác nhau của hệ thống truyền hình số -Khi chọn mã cho các tín hiệu của thiết bị truyền hình số cần chú yl số điểm sau: +Sự lập mã (cấu trúc toán học )gồm các số cần cho việc giải quyết các bài toán đặt ra +Các phương pháp mã hóa và giải mã các mã được chọn có thể thực hiện trong các thiệt bị Ngoài ra,việc chọn mã còn ảnh hưởng đến tốc độ truyền của thông tin 2.3.2 Các đặc tính của mã 2.3.3 Các loại mã sơ cấp

-Các loại mã sơ cấp chủ yếu được sử dụng trong mã hóa tín hiệu truyền hinh,xy ly số,trong các thiết bị tổ hợp studio của trung tâm truyền hình SỐ là:

+Mã NRZ(No Return Zero):Trong mã này được chia làm các loại mã sau:

se _ NRZ-Unipolar:Đơn cực

e NRZ-Polar :Cực

se NRZ-Bipolar :Lưỡng cực(Mã tam phân)

Trang 15

+Ma BiPh(Bi Phase) :hai pha

-So sánh 2 loại mã RZ và mã NRZ thì ta thấy:Mã RZ có ưu điểm hơn so

với mã NRZ đó là:Thành phần 1 chiều của mã RZ nhỏ hơn mã NRZ và

khả năng khôi phục lại tín hiệu xung nhịp của nó dễ hơn(dựa vào hàm mật độ pho công suất PSD của 2 loại mã).Tuy nhiên băng thông của mã RZ rộng gập 2 lân băng thông của mã NRZ

-Bảng từ mã của mã sơ cấp phải thỏa mãn điều kiện:

4<N<# ,Với N-số mức lượng tử được mã hóa

-Mã sơ cấp bao gồm 2 loại mã:+Loại có trọng số

+Loại không có trọng số

Ta có:Một từ mã có trọng số bất kỳ có thể được biểu diễn 1 cách tổng

quát như sau: k F(@)=QGa+ +Cụ¡4”°=S Gái a Trong đó: i-Số bậc theo thứ tự tổ hợp mã q-trọng số của đa thức(2) c;-Hệ số tương ứng(có thể là 0 hoặc 1)

-Mã không có trọng số được hiểu là các loại mã mà có khoảng cách giữa

2tổ hợp mã kề nhau cách nhau một bit,do đó ít bị sai số và khi bị sai

cũng dễ khôi phục.Trong các loại mã này thì có mã Gray có khoảng cách giữa 2 tổ hợp mã kể nhau cách nhau 1 bit.Do vậy,mã Gray được sử dụng rộng rãi trong việc mã hóa ma trận của tín hiệu truyền hình dùng ống tia

Trang 16

BÀI TẬP LÓN:CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH Mật độ phổ-PSD f 2ƒ 3f Tần số -f Hàm phân bố năng lượng phổ tần số của các mã sơ câp

-Trong truyền hình số ,mã NRZ thường dùng cho các thiết bị studio và thiết bị truyền các thông tin phụ trong tín hiệu truyền hình.Còn mã RZ, thì được dùng trong 1 số trường hợp truyền tín hiệu hình đi xa.Mã BiPh được dùng trong quá trình ghi tín hiệu số trên băng từ.Sở dĩ như vậy là do:Từ hàm mật độ phổ công suất của 3 loại mã trên ta thấy:Mã NRZ có thành phần 1 chiều tương đối lớn và khó khôi phục xung nhịp(Clock),điều này

gây khó khăn cho bên thu khi thu tín hiệu hình ảnh— Mắt đồng bộ Với ma RZ thì thành phan 1 chiều nhỏ hơn mã NRZ„và thành phần tại tần số

Z„ z0 nên khả năng khôi phục xung Clock dé dàng hơn NRZ„do đó loại mã này có thể được ding trong 1 số trường hợp truyền tín hiệu đi xa.Tuy nhiên cả 2 loại mã này,đêu khó đông bộ khi ta truyền 1 day cdc bit ’0’ hoặc “1' liên tiếp = Khắc phục bằng cách sử dụng mã Manchester(Mã

tam phân)

II/PHƯƠNG PHÁP CHUYÊN ĐÔI D/A

Trang 17

-Quá trình chuyển đổi số-tương tự (D/A),là quá trình khôi phục lại tín

hiệu ban đầu được truyên đi,từ N sô hạng (N bit) đã biệt tín hiệu số với độ chính xác là I mức lượng tử 3.2 Sơ đồ khối Mạch ;—x > tL» logic D/A Lay mau LPF > Video Tin 5 tương hiệu Xung lây tư số mẫu

-Mạch logic số:Tạo lại tín hiệu số đầu vào

-Mạch giải mã sô-tượng tự: :Biến đổi tín hiệu số thành các tín hiệu rời rạc

tương ứng dưới dạng các xung có biên độ thay đỗi

-Mạch tạo xung lây mẫu và xung đồng hô:Tạo các xung lấy mẫu và đồng bộ với mạch tạo các xung giông nhau

-Bộ lọc thông thấp(LPE):tách băng tần cơ bản của tín hiệu lấy mẫu (rời

rạc)

-Sau đó,tín hiệu được đưa qua bộ khuếch đại,khuếch đại tín hiệu đủ lớn đưa ra hiển thị trên màn ảnh(Tín hiệu video tương tự)

-Đồ thị biểu diễn dạng tín hiệu và phổ của nó sau khi qua bộ biến đổi D/A

Trang 19

Biên độ Băng tần cơ bản Biên dưới Biên trên <———> <——><———>, lạ Tần số , fs Phổ tín hiệu tại đầu ra bộ biến đổi D/A IV/KÉẾT LUẬN

~Qua những nghiên cứu và tìm hiểu về các quá trình biến đổi tín hiệu tương ty sang s6(A/D) và từ tín hiệu số sang tương tự ta thấy: 'Việc biến

đổi sang tín hiệu số sẽ giảm được ảnh hưởng của nhiễu tác động trong quá trình truyền và giúp cho việc sửa sai ở phía thu được dễ dàng hơn,tuy nhiên việc làm này cũng phải trả giá đó là đòi hỏi băng tần sẽ rộng hơn so với truyền tín hiệu tương tự

Khi phân tích ta cũng thấy đ được,ứng với mỗi một hệ màu thì tần số lấy mẫu cũng khác nhau.Tần số lấy mẫu càng cao thì càng dễ cho việc sử

dụng các bộ lọc tránh chồng phổ và bộ lọc tái tạo.Và để tín hiệu không bị

hiện tượng chồng phổ thì tần số lấy mẫu phải tuân theo định lý lấy mẫu (Nyquis0.Quá trình lượng tử hóa và mã hóa trong bộ biến đổi tương tự sang số được diễn ra cùng nhau Việc chọn loại mã để mã hóa cũng ảnh hưởng đến khả năng chông nhiễu trên đường truyền vì mỗi một loại mã lại có chức năng,mục đích khác nhau

Quá trình chuyên đổi tín hiệu số sang tương tự không phải là phép nghịch đảo của quá trình biến đổi tín hiệu tương tự sang số do không thể thực hiện phép nghịch đảo của quá trình lượng tử hóa

Trang 20

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	3,12 MB