1. Trang chủ
  2. » Kỹ Thuật - Công Nghệ

Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc

73 1,7K 9
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 73
Dung lượng 1,39 MB

Nội dung

Chia sẻ giáo án truyền hình số hiệu chỉnh lần 2.

Trang 1

Truyền hình hoạt động dựa trên đặc điểm cảm nhận ánh sáng của mắt ngời để truyền

đi các thông tin cần thiết Cờng độ và thành phần phổ của tia sáng phản xạ sẽ phản ánh tínhchất phản xạ, xác định độ chói và màu của vật

Hệ thống truyền hình thực hiện xử lý tín hiệu mang thông tin về độ chói và màu củavật, sơ đồ hệ thống truyền hình đợc biểu hiện trên hình 1.1

Hoạt động chức năng của hệ thống:

ống kính Camera chiếu ảnh của vật cần truyền lên Katot quang điện của bộ chuyển

đổi ảnh- tín hiệu Bộ chuyển đổi này sẽ chuyển đổi ảnh quang thành tín hiệu điện (chuyển

đổi năng lợng ánh sáng thành năng lợng điện), tín hiệu điện đợc gọi là tín hiệu hình hayvideo, đây là quá trình phân tích ảnh

Tín hiệu video đợc khuếch đại, gia công và truyền đi theo kênh thông tin sang phíathu ở phía thu, tín hiệu video đợc khuếch đại lên mức cần thiết rồi đa đến bộ chuyển đổi tínhiệu điện- ảnh Quá trình chuyển đổi tín hiệu điện thành ảnh quang là quá trình tổng hợp

ảnh, hay khôi phục ảnh Dụng cụ để thực hiện sự chuyển đổi này là phần tử biến đổi điện –quang hay còn gọi là ống thu hình

Để khôi phục đợc ảnh quang đã truyền đi, quá trình khôi phục tín hiệu- ảnh cần phảihoàn toàn đồng bộ và đồng pha với quá trình chuyển đổi ảnh- tín hiệu Vì vậy, trong hệthống sử dụng thiết bị tạo xung đồng bộ

Bộ tách sóng

Bộ khuếch

đại

ống thu hình

Bộ tạo xung quét

Hình ảnh

cần

truyền

Bộ tạo xung quét

Bộ tạo sóng mang

Máy phát

Bộ điều chế

Anten

Bộ tạo xung

đồngbộ

1

Trang 2

1.1.2 Nguyên lý quét

a Phơng pháp quét liên tục

Trong truyền hình, hình ảnh của các vật đợc chiếu lên một mặt phẳng (mặt catotquang điện của phần tử biến đổi quang- điện) nhờ một hệ thống quang học, sau đó chúngmới đợc chuyển thành tín hiệu hình

ảnh vật đợc chia thành nhiều phần nhỏ, gọi là các điểm ảnh Mỗi điểm ảnh có độchói trung bình và màu của nó Số điểm ảnh càng lớn, tức là ảnh đợc chia ra càng nhỏ thì độchói và màu trên toàn tiết diện của mỗi điểm ảnh càng đồng nhất Kích thớc của các điểm

ảnh càng nhỏ thì ảnh của vật càng sắc nét

Độ chói và màu của các điểm ảnh tiếp tục đợc biến đổi thành tín hiệu điện (U) Nhvậy tín hiệu hình phải là hàm của nhiều biến số:

) , , , , , (L p x y t f

U    (1.1)Trong đó:

L- là độ chói của phần tử ảnh

 và p - bớc sóng và độ thuần khiết xác định màu của phần tử ảnh;

x và y- là các toạ độ xác định vị trí phần tử ảnh

t- thời gian xác định vị trí lấy ảnh

Hình ảnh quang học đợc hình thành nhờ quá trình quét theo chiều ngang từ trái quaphải và theo chiều dọc từ trên xuống dới Thông tin về độ chói của điểm ảnh trên một dòngquét sẽ đợc chuyển đổi thành tín hiệu điện tơng ứng của dòng quét đó Quá trình này liêntiếp đợc lặp lại và thông tin về các ảnh liên tiếp đợc biến đổi thành dòng tín hiệu điện theothời gian trong khoảng thời gian quét hết một ảnh

Trên hình vẽ (1.2) là sơ đồ quét một ảnh theo phơng pháp quét liên tục, lần lợt từngdòng của một ảnh Khi kết thúc việc phân tích hay tổng hợp một ảnh, tia điện tử quay nhanh

về mép trái dòng 1 của ảnh thứ 2

Thời gian quét từ 1 đến A và trở về 2 là thời gian quét dòng Thời gian quét ngợc

(t-ơng ứng với nét đứt) trên màn hình không có tín hiệu nhờ có xung xoá dòng Thời gian quét

từ dòng 1 đến Z là thời gian quét thuận của một ảnh

Tần số quét ảnh:

a a

Z Z

Hình 1.2: Ph ơng pháp quét liên tục.

1 2 3

2

Trang 3

b Số dòng quét.

Chất lợng hình ảnh sau khi tái tạo phụ thuộc vào độ phân giải, số dòng quét càngnhiều thì chất lợng hình ảnh càng đẹp Số dòng quét tối thiểu là số dòng quét không gây khóchịu cho ngời xem

Số dòng quét thích hợp với mỗi ảnh sẽ là:

(10 0 * 60 ):1 = 600 dòng’):1’ = 600 dòng ’):1’ = 600 dòngKhoảng cách tốt nhất từ ngời xem đến màn ảnh là:

H tg

H

5

2 /

0 

Trong đó: H- chiều cao của màn ảnh

c Số ảnh truyền trong một giây

Do sự lu ảnh của mắt, nếu ta truyền 24 ảnh/giây thì khi tái tạo lại hình ảnh ngời xem

sẽ có cảm giác ảnh là liên tục

Số ảnh truyền: n = 24 ảnh/giây thì ảnh sẽ liên tục

Điện ảnh truyền n = 49 ảnh/ giây

Truyền hình thực hiện truyền n = 25 ảnh/giây

Để tránh hiện tợng chớp sáng trong truyền hình ta sử dụng phơng pháp quét xen kẽ

* Nguyên lý tạo tín hiệu video

Thông tin về vật cần truyền mang các tính chất về độ chói, màu sắc và sự biến đổitheo thời gian ảnh vật qua hệ thống quang học của camera hội tụ trên bề mặt cảm quangcủa bộ tạo ảnh, chúng là ảnh phẳng (ảnh hai chiều)

Bộ tạo ảnh biến đổi thông tin chứa trong các điểm ảnh thành tín hiệu điện mang tínhchất của điểm ảnh đó Tập hợp các tín hiệu điện đợc sắp xếp liên tục cho ta một dòng tínhiệu mang thông tin trọn vẹn về một bức ảnh, đó chính là dòng tín hiệu video

Các ảnh đợc truyền đi liên tiếp nhau trong những khoảng thời gian nhất định và đợchiển thị liên tiếp trên màn hình phía thu Với một tốc độ hiển thị nào đó, mắt ng ời thu đợcmột chuỗi liên tục các sự biến đổi của vật thể trên màn hình và cảm nhận đợc một sự chuyển

động thật của vật thể nhờ khả năng lu ảnh trên võng mạc của mắt ngời

* đặc điểm của 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 giá trị 0 đến trị số dơng cực đại

Nếu điểm trắng của ảnh ứng với trị số điện áp lớn nhất, điểm đen tín hiệu ứng với giátrị điện áp nhỏ nhất thì gọi là tín hiệu cực tính dơng, ngợc lại ta gọi là tín hiệu cực tính âm.Giá trị trung bình của mỗi ảnh tỷ lệ với độ chói trung bình của ảnh đó

Xung quét dòng

Xung quét mành

Hình 1.3: Dạng xung quét dòng và

mành

3

Trang 4

Quá trình chuyển đổi, tín hiệu hình bị ngắt quãng qua từng dòng

Mỗi chu kỳ quét đợc chia thành 2 phần:

- Phần quét thuận: Chuyển đổi ảnh thành tín hiệu điện, chiếm khoảng 82- 84% củamột chu kỳ quét dòng

- Phần quét ngợc: Là thời gian tia điện tử từ cuối dòng quay về đầu dòng sau để chuẩn

bị quét tiếp dòng sau, chiếm khoảng 16- 18% thời gian của một chu kỳ quét dòng

b, Xung xoá màng và dòng

Xung xoá dòng: Có tác dụng tắt tia điện tử ở ống tia trong thời gian quét ngợc

Xung xoá mành: Có tác dụng tắt tia điện tử của ống thu trong thời gian quét ngợc của

ảnh Thời gian quét ngợc của ảnh thờng bằng 20- 30 chu kỳ quét dòng

là các thành phần tần số cao của phổ tín hiệu hình

Tần số cao nhất của phổ tín hiệu hình phụ thuộc vào số dòng quét Để đạt đợc độ rõcàng cao thì số dòng quét càng lớn dẫn đến độ rộng dải tần tín hiệu tăng lên Sử dụng ph ơngpháp quét xen kẽ sẽ giảm đợc dải tần tín hiệu

Phổ của tín hiệu hình đợc minh hoạ nh sau:

Hình 1.5: Phổ tín hiệu hình

4

Trang 5

b Các màu cơ bản và màu phụ.

Tổ hợp 3 màu đợc xem là 3 màu cơ bản khi chúng thoả mãn yêu cầu: Ba màu đó độclập tuyến tính, tức là trộn 2 màu bất kỳ trong 3 màu ở trong điều kiện bất kỳ, theo tỷ lệ bất

kỳ đều không tạo ra màu thứ 3

Tổ chức CIE đã quy định 3 màu cơ bản sử dụng rộng rãi trong công nghiệp truyềnhình, gọi là hệ so màu R, G ,B:

- Màu đỏ, ký hiệu là R (Red) có bớc sóng R  700nm

- Màu lục, ký hiệu là G (green), có bớc sóng G  546 , 8nm

- Màu lam, ký hiệu là B (blue), có bớc sóng B  435 , 8nm

Mỗi màu cơ bản có một màu phụ tơng ứng mà khi trộn với màu cơ bản sẽ tạo ra màutrắng

1.3.2 Phơng pháp trộn màu

a Phơng pháp trộn quang học.

Là sự tổng hợp màu khi có một số bức xạ màu khác nhau tác dụng đồng thời vào mắtthì tạo ra đợc một màu mới, sắc độ của màu đó phụ thuộc tỷ lệ công suất của các bức xạthành phần

5

Trang 6

1.4 hệ thống và dạng tín hiệu truyền hình màu

1.4.1 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu

Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu:

Hoạt động của sơ đồ khối tổng quát:

Đỏ

RG

Mạch cộng

E

R

EGE

B

E

R ’):1’ = 600 dòng E

G ’):1’ = 600 dòng

EB’):1’ = 600 dòng

S1S

EY’):1’ = 600 dòng EM = EY’):1’ = 600 dòng+EC

Bộ chọn tín hiệu Bộ chọn

Hình 1.7: Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền hình màu

6

Trang 7

Hình ảnh cần truyền qua camera truyền hình màu đợc biến đổi thành 3 tín hiệu màucơ bản là ER, EG, EB Các tín hiệu màu cơ bản này đợc truyền qua các mạch hiệu chỉnhgamma để bù méo gamma do ống thu ở bên thu gây lên (méo Gamma gây ra do tính phituyến của đặc tuyến truyền đạt của các phần tử ống thu) Các tín hiệu đã bù méo E R' ,E G' ,E B'

đợc đa vào mạch ma trận tạo tín hiệu chói '

Y

E và 2 tín hiệu mang màu S1, S2 Các tín hiệumang màu S1, S2điều chế dao động tần số mang phụ tạo ra tín hiệu mang màu cao tần UC.Trong bộ cộng, các tín hiệu '

Y

EU C đợc trộn với nhau để tạo thành tín hiệu truyền hìnhmàu tổng hợp E ME Y' E C Tín hiệu E M đợc truyền đến bên thu bằng cáp, hệ thống vibahoặc vô tuyến điện

Quá trình biến đổi các tín hiệu màu cơ bản E R' ,E G' ,E B' thành tín hiệu truyền hìnhmàu tổng hợp EM gọi là quá trình mã hoá tín hiệu màu

Phía thu, tín hiệu EM nhận đợc sau tách sóng video đợc biến đổi thành các tín hiệumàu cơ bản E R' ,E G' ,E B' Quá trình biến đổi ngợc đó gọi là quá trình giải mã tín hiệu màu

Qúa trình giải mã thực hiện trong phần tần số vi deo của máy thu hình màu Tín hiệutruyền hình màu tổng hợp EM nhận đợc sau tách sóng đợc lọc ra thành tín hiệu chói E Y' vàtín hiệu mang màu cao tần E C Sau bộ tách sóng màu, ta thu đợc tín hiệu mang màu S1 và

Tín hiệu chói mang thông tin về độ sáng của hình ảnh

Tín hiệu chói trong các hệ truyền hình màu sau khi hiệu chỉnh gamma đợc chọn theobiểu thức:

' '

' ' 0,299 R 0,587 G 0,114 B

E    (1.2)Hoặc có thể viết:

' '

' ' 0 , 299R 0 , 587G 0 , 114B

Y    (1.3)Trong đó: E Y' (Y') là điện áp hiệu chỉnh gamma tín hiệu chói của tín hiệu ảnh màu

)();

(),

c Tín hiệu video thành phần và tín hiệu tổng.

Hệ thống truyền hình cho phép sử dụng hai dạng tín hiệu để xử lý, lu trữ và truyềnphát chơng trình:

- Tín hiệu video thành phần gồm bộ 3 tín hiệu đợc xử lý riêng rẽ, yêu cầu sử dụng 3kênh truyền tín hiệu Có hai tập các tín hiệu video thành phần đợc sử dụng bao gồm:

7

Trang 8

1- Tín hiệu R, G, B: Là các tín hiệu cơ bản của truyền hình màu, mỗi một tín hiệu

biểu diễn cho một màu cơ bản

2- Tín hiệu Y, R- Y và B- Y: Là tổ hợp của các giá trị tín hiệu màu cơ bản R, G, B.

- Tín hiệu video tổng hợp đợc sử dụng trong kênh truyền thông đại chúng Đặc điểmcủa nó là tất cả các thông tin về tín hiệu màu của cảnh vật đợc biểu diễn bằng một tín hiệu.Video tổng hợp sẽ đợc xử lý, lu trữ và truyền dẫn dới dạng một tín hiệu duy nhất, yêu cầuduy nhất một kênh truyền

1.5 hệ truyền hình màu NTSC

1.5.1 Khái quát về hệ truyền hình màu NTSC

a, Khái quát

NTSC (National Television System Committee) là hệ truyền hình xuất hiện tại Mỹ

vào năm 1950 Trong hệ truyền hình này, tín hiệu chói đợc tạo ra từ 3 tín hiệu màu cơ bản vàphát đi trong toàn dải tần dành cho hệ thống truyền hình đen trắng thông thờng Tín hiệuchói đợc xác định theo biểu thức:

' '

' ' 0 , 299R 0 , 5879G 0 , 114B

0 0

33 cos ) ( 33 sin ) (

33 sin ) ( 33 cos ) (

Y G Y

R Q

Y G Y

R I

Trang 9

Tín hiệu I đợc truyền với tần số 1,3 MHz và tín hiệu Q đợc truyền với tần số 0,5 MHz

và cùng đợc điều chế vuông góc với tần số sóng mang là:

2 / ) 1 2

1 2

f   (1.6)trong đó, n – là số nguyên dơng

f H- là tần số dòng

f SC – tần số sóng mang phụ

Với f SC bằng số lẻ lần nửa tần số dòng, phổ của tín hiệu màu sau điều chế sẽ xen kẽ

với phổ của tín hiệu chói Thông tin về màu sắc của ảnh cần truyền đợc truyền trong cùngdải phổ của tín hiệu truyền hình đen trắng

Để tránh can nhiễu vào tín hiệu chói, trung tần tiếng phải bằng một số nguyên lần tần

286

10 5 , 4 ) (

Tín hiệu đồng bộ màu là chuỗi xung gồm 9 đến 10 chu kỳ, có tần số bằng đúng tần

số mang màu f SC  3 , 58MHz đợc đặt ở sờn sau của các xung xoá dòng

e Phổ của các tín hiệu

Biểu đồ biểu diễn tín hiệu phổ có dạng nh sau:

Điều biên cân bằng 1

Dịch pha

90 0

Điều biên cân bằng 2

+

Tạo sóng mang phụ

Trang 10

Phổ của tín hiệu màu tổng hợp trong hệ NTSC bao gồm phổ tần tín hiệu chói Y’):1’ = 600 dòngvà

phổ tần tín hiệu màu I và Q Dải tần tín hiệu chói từ 0  4 , 2MHz ; của tín hiệu màu Q từ

MHz

2

,

4

3  ; của tín hiệu màu I từ 2,3  4 , 2MHz Cả hai dải biên tần của tín hiệu Q đều đợc

truyền sang phía thu còn tín hiệu I bị nén một phần biên tần trên.

Mạch lọc thông thấp (LTT) đối với tín hiệu I có tần số giới hạn trên là 1,3 MHz (ở

mức 2dB), còn đối với tín hiệu Q là 0,6 MHz (ở mức 6 dB)

Mạch tạo sóng mang phụ (TSMP) bằng thạch anh tạo ra dao động điều hoà có tần số

MHz

f SC  3 , 58 và góc pha là 1900 (so với trục (B Y)) Dao động này qua mạch dịch pha

-570, đảm bảo cho sóng mang phụ đặt lên mạch điều biên cân bằng (ĐBCB1) có góc pha 1230

(= 1900 - 570), và lại qua mạch dịch pha - 900 để cho sóng mang phụ đặt lên mạch điều chếcân bằng 2 (ĐCCB 2) có góc pha 330 Tại lối ra mạch cộng C2 nhận đợc tín hiệu màu um.Tạimạch cộng C1 thực hiện cộng tín hiệu chói với xung đồng bộ đầy đủ và xung tắt đầy đủ

Xung đồng bộ và xung tắt đầy đủ

Trang 11

Tín hiệu Y qua qua đờng truyền có dải thông tần rộng nhất, còn tín hiệu Q qua đờng truyền có dải thông tần hẹp nhất cho nên tín hiệu Q truyền với tốc độ chậm nhất Còn tín hiệu Y’):1’ = 600 dòng truyền với tốc độ nhanh nhất Để cho các tín hiệu Y' ,I,Q

Mạch lọc chặn dải sóng mang phụ và các thành phần phổ của tín hiệu màu gần f SC

nhằm giảm ảnh hởng của tín hiệu màu đến chất lợng truyền ảnh truyền hình màu Trongkênh chói còn có thể có mạch ghim khôi phục thành phần một chiều cuả tín hiệu

* Kênh màu

Gồm có mạch lọc thông dải, mạch tách sóng đồng bộ, lọc thông thấp và một số tầngkhuếch đại và dây trễ dải hẹp

Mạch lọc thông dải chọn lấy tín hiệu màu, tín hiệu đồng bộ màu và nén các thànhphần tần số thấp của tín hiệu chói nằm ngoài phổ tần của tín hiệu màu ở lối ra của các

mạch lọc thông thấp nhận đợc tín hiệu màu I và Q.

Mạch ma trận tạo tín hiệu màu cơ bản R' ,G' ,B' từ các tín hiệu Q,I,Y' Các tín hiệunày sau khi đợc khuếch đại đến giá trị cần thiết đảm bảo cực tính âm, sẽ đặt lên catôt củasúng điện tử tơng ứng trong đèn hình màu

1.5.3 Hệ truyền hình màu PAL

(ACC)

HT

XT

DP-900

DP-57TM

E’):1’ = 600 dòng 1

-E’):1’ = 600 dòng 1 E’):1’ = 600 dòng 0

-E’):1’ = 600 dòng 0

KĐra

KĐra

KĐra

Trang 12

Hệ truyền hình NTSC có một số nhợc điểm nh: Sự nhạy cảm của tín hiệu màu vớiméo pha và mép pha vi sai (do sự biến đổi của sóng mang phụ) làm cho màu sắc của ảnhkhôi phục không đợc chính xác.

Hệ PAL (Phase Alternative Line) là hệ truyền hình màu ra đời năm 1961 Trong hệ

PAL, các tín thành phần đợc truyền bao gồm: Tín hiệu chói Y, hai tín hiệu màu U và V,trong đó:

' '

' ' 0 , 299R 0 , 5879G 0 , 114B

) (

877 , 0

) (

493 , 0

Y R V

Y B U

SC

f f n PAL

với n = 567

f H = 15625 Hz

f V = 50Hz

Theo tính toán có: f SC(PAL)  4 , 43MHz

Mạch mã hoá PAL có dạng sau:

1.5.4 Hệ truyền hình màu SECAM

Hệ SECAM là hệ truyền hình màu ra đời năm 1959 là hệ truyền hình màu đồng thời lần lợt Ưu điểm của hệ SECAM là chống nhiễu tốt, ít nhạy với méo pha, méo pha- vi sai,méo biên độ- vi sai

-Trong hệ SECAM, các tín thành phần đợc truyền bao gồm: Tín hiệu chói Y, hai tínhiệu màu DR và DB, trong đó:

' '

' ' 0 , 299R 0 , 5879G 0 , 114B

) (

5 , 1

) (

9 , 1

Y B D

Y R D

R

G

B

Trễ 0,4 Lọc TT

00/1800

- 90 0

Tạo sóng mang màu 4,43 MHz

YU

90 0

± 90 0

12

Trang 13

- Tín hiệu số ít nhạy cảm so với các dạng méo xảy ra trên đờng truyền.

- Có khả năng phát hiện lỗi và sửa sai

- Có tính linh hoạt, đa dạng trong qua trình xử lý tín hiệu

- Hiệu quả sử dụng dải thông cao, có khả năng truyền nhiều chơng trình trên cùngmột kênh RF

- Tín hiệu số có tính phân cấp

- Khả năng truyền tải nhiều dạng thông tin khác nhau

- Tiết kiệm nhiều năng lợng, với cùng một công suất phát sóng, diện tích phủ sóngrộng hơn truyền hình tơng tự

- Khoá mã đơn giản

- Dễ dàng thích nghi với các bớc phát triển tiếp theo sang truyển fhình độ phân giảicao trong tơng lai

- Thị trờng đa dạng, có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ cho khán giả

- Chi phí khai thác thấp

- Có khả năng hoà nhập vào xa lộ thông tin

Nguyên lý cấu tạo của hệ thống và các thiết bị truyền hình số đợc đa ra nh hình vẽsau:

R

D

B

Xung xoá, xung đ.bộ

SECAM

Biến đổi A/D Mã hoá kênh Biến đổi tín hiệu

Kênh thông tin

Biến đổi tín hiệu

Biến đổi D/A hoá kênhGiải mã

Trang 14

Mã hoá kênh đảm bảo chống nhiễu cho tín hiệu trên kênh thông tin, các bộ biến đổitín hiệu là các thiết bị điều chế và giải điều chế.

Bộ giải mã tín hiệu truyền hình thực hiện biến đổi truyền hình số thành tín hiệutruyền hình tơng tự Hệ thống truyền hình số sẽ trực tiếp xác định cấu trúc mã hoá và giảimã tín hiệu truyền hình

1.6.2 Đặc điểm của truyền hình số

a Yêu cầu về băng tần.

Tín hiệu số yêu cầu băng tần rộng hơn so với tín hiệu tơng tự Thông thờng bằngkhoảng 4 lần tín hiệu tơng tự, nếu có thêm bit sửa lỗi, yêu cầu băng tần còn phải tăng hơnnữa

Công nghệ số hiện đại cho phép giảm độ rộng băng tần thông qua kỹ thuật nén sốliệu Các kỹ thuật nén băng tần có thể cho tỷ lệ đạt 100:1 mặc dù việc nén có thể làm giảmchất lợng hình ảnh và âm thanh Các tính chất đặc biệt của hình ảnh nh tính lặp lại, khả năng

dự báo thông tin trong ảnh cũng làm tăng thêm khả năng giảm băng tần tín hiệu

b Tỷ số tín/tạp

Một trong các u điểm lớn của truyền hình số là khả năng chống nhiễu trong các khâutruyền dẫn vầ ghi

ở tín hiệu số, nhiễu là các bít lỗi, ví dụ xung “on” chuyển thành xung “off”, có thể

đợc khắc phục bằng các mạch sửa lỗi Nếu có quá nhiều lỗi, một biện pháp làm giảm ảnh h ởng của lỗi hay đợc sử dụng là quá trình che lỗi Khi tỷ lệ bít lỗi BER lớn, các mạch sửa lỗi

-và che lỗi mất tác dụng, ta không thể sử dụng dòng tin đợc nữa Đây là điểm khác so với tínhiệu tơng tự, ở tín hiệu tơng tự, khi có tỷ số tín/tạp ta vẫn có thể sử dụng đợc tin dù chất lợngtín hiệu xấu đi nhiều

c Giá thành và độ phức tạp.

Các mạch số có độ phức tạp hơn nhiều so với các mạch tơng tự, giá thành ban đầucũng cao hơn Tuy nhiên hiện nay, với sự phát triển của truyền thông số và công nghiệp máytính, các thiết bị truyền hình số hiện nay có giá rẻ hơn so với các thiết bị tơng tự

d Xử lý tín hiệu.

Tín hiệu số có thể đợc chuyển đổi và xử lý tốt các chức năng mà hệ thống tơng tựkhông làm đợc hoặc gặp nhiều khó khăn nh: Sửa lỗi gốc thời gian, chuyển đổi tiêu chuẩn,dựng hậu kỳ, giảm độ rộng băng tần…

e Khoảng cách giữa các trạm truyền hình đồng kênh.

Tín hiệu số cho phép các trạm truyền hình đồng kênh thực hiện ở một khoảng cáchgần nhau hơn nhiều so với hệ thống tơng tự mà không bị nhiễu Một phần vì tín hiệu số ítchịu ảnh hởng của nhiễu đồng kênh, một phần là do khả năng thay thế xung xoá và xung

đồng bộ bằng các từ mã- nơi mà các hệ tơng tự gây ra nhiễu nhiều nhất

1.7 ảnh số và phơng pháp biến đổi tín hiệu video

1.7.1 ảnh số

a Giới thiệu.

ảnh số là tập hợp của các phần tử ảnh nhỏ đợc gọi là điểm ảnh “pixel” Mỗi điểm

ảnh lại đợc biểu diễn dới dạng một số hữu hạn các bit Ta có thể chia ảnh thành 3 loại khácnhau:

Trang 15

f , trong đó x, y là các giá trị toạ độ không gian và giá trị f sẽ tỷ lệ với độ sáng (hay

mức xám) của ảnh tại điểm này

Một ảnh số là một ảnh f(x, y) đợc gián đoạn theo không gian và độ sáng Một ảnh số

đợc xem nh một ma trận với hàng và cột biểu diễn một điểm trong ảnh và giá trị điểm matrận tơng ứng với mức xám tại điểm đó Các phần tử của một dãy số nh thế gọi là các điểm

ảnh (picxels).

1.7.2 Các phơng pháp biến đổi tín hiệu vi deo

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 phần tín hiệu video màu thành phần

Việc lựa chọn phơng pháp biến đổi tín hiệu vi deo phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh:Yêu cầu về khả năng khả năng thuận lợi khi xử lý tín hiệu, yêu cầu về truyền dẫn và phátsóng…

Hình 1.13: Biến đổi A/D tín hiệu màu tổng hợp

Hình 1.14: Biến đổi AD tín hiệu màu tổng hợp

Trang 16

Ưu điểm: Biến đổi tín hiệu video thành phần cho dòng số có tốc độ bit cao hơn tínhiệu số tổng hợp, xử lý dễ dàng các chức năng ghi, dựng, tạo kỹ xảo , không chịu ảnh hởngcủa can nhiễu chói

Kỹ thuật truyền toàn bộ chuỗi số liệu video số thành phần nối tiếp trên một dây dẫnduy nhất có nhiều u điểm:

 Không bị nhiễu ký sinh, không méo, tỷ số tín/tạp cao

 Chuyển đổi tín hiệu đơn giản

 Có thể cài đợc tín hiệu Audio trong chuỗi số liệu video số Chỉ cần một sợi cápcũng có thể truyền đợc của tín hiệu audio và video Khâu thiết kế, lắp đặt và khaithác thiết bị nhờ vậy đơn giản và thuận tiện hơn nhiều

Các kỹ thuật của phơng pháp biến đổi tín hiệu thành phần đợc sử dụng rộng rãi vàhình thành nên các tiêu chuẩn thống nhất cho truyền hình số

1.8 Chuyển đổi ADC và DAC

1.8.1 Các tham số cơ bản (tham khảo)

1- Dải biến đổi của điện áp tín hiệu tơng tự ở đầu vào: Là khoảng điện áp mà bộchuyển đổi ADC có thể thực hiện chuyển đổi đợc

2- Độ chính xác của bộ chuyển đổi AD: đặc trng bởi độ phân biệt

3- Độ phân biệt Q của một ADC: Là giá trị của một mức lợng tử hoá hay còn gọi là 1LSB

4- Sai số lệch không và sai số đơn điệu

Sai số khuếch đại là sai số giữa độ dốc trung bình của đờng đặc tính thực với độ dốctrung bình của đờng đặc tính lý tởng Sai số phi tuyến đợc đặc trng bởi sự thay đổi độ dốc đ-ờng trung bình của đặc tuyến thực trong dải biến đổi của điện áp vào Sai số này làm cho đ-ờng đặc tuyến chuyển đổi có dạng hình bậc thang không đều

Sai số đơn điệu thực chất cũng do tính phi tuyến của đờng đặc tính biến đổi gây ra,làm cho độ dốc của đờng trung bình biến thiên không đơn điệu thậm chí có thể mất một vàimã số

5- Tốc độ chuyển đổi: Tốc độ chuyển đổi cho biết số kết quả chuyển đổi trong mộtgiây, đợc gọi là tần số chuyển đổi f C` Thời gian chuyển đổi T C là thời gian cần thiết chomột kết quả chuyển đổi

Thờng f C  1 /T C vì giữa các lần chuyển đổi còn có một khoảng thời gian cần thiết đểcho ADC hồi phục lại trạng thái ban đầu Ta cần lu ý rằng, ADC có tốc độ chuyển đổi caothờng sẽ kém chính xác, tuỳ theo yêu cầu sử dụng, ta cần dung hoà 2 tham số là tốc độchuyển đổi và độ chính xác chuyển đổi một cách hợp lý nhất

1.8.2 Nguyên tắc làm việc của ADC.

Sơ đồ khối của mạch ADC có dạng nh hình vẽ sau:

Các thành phần chức năng:

a, Mạch lọc thông thấp:

T.hiệu vào

Lọc thông thấp Lấy mẫu L ợng tử Mã hoá

Xung lấy mẫu + x.đồng hồ

T.hiệu ra

Hình 1.15: Sơ đồ khối mạch biến đổi t ơng tự- số

16

Trang 17

Chức năng: Hạn chế băng tần tín hiệu vào, ngăn ngừa méo chéo (các tín hiệu khácnhau chồng lên nhau)

Yêu cầu: Không làm xuất hiện méo tín hiệu tơng tự cần lấy mẫu Do đó mạch lọc cầnlàm suy giảm mạnh tín hiệu ngoài băng tần (45dB), đồng thời cần có đặc tuyến thích hợpcho băng tần tín hiệu có ích

b, Mach tạo xung đồng hồ và lấy mẫu.

Mạch tạo xung dùng để lấy mẫu và đồng bộ tất của các khâu trong mạch ADC, nó tạo

ra các xung sau đây:

- Xung lấy mẫu đợc tạo ra từ tần số lấy mẫu f SD (đồng bộ với tần số dòng) Thời

gian xung lấy mẫu bằng ( 1 )

20

1

sd sd sd

f T

- Xung đồng hồ dùng để đồng bộ các khâu trong bộ ADC, đồng bộ với xung lấymẫu

c, Mạch lấy mẫu

Mạch này có hai nhiệm vụ:

 Lấy mẫu tín hiệu tơng tự tại những điểm khác nhau và cách đều nhau (rời rạc hoátín hiệu về mặt thời gian)

 Giữ cho biên độ điện áp tại các điểm lấy mẫu không đổi trong quá trình chuyển

đổi tiếp theo (nghĩa là trong quá trình lợng tử hoá và mã hoá)

Q

X Q

X Q

Int (Integer) – phần nguyên.

Quá trình lợng tử hoá thực chất là quá trình làm tròn số, lợng tử hoá đợc thực hiệntheo nguyên tắc so sánh, tín hiệu cần chuyển đổi đợc so sánh với một loạt các đơn vị chuẩnQ

1.8.3 Các phơng pháp chuyển đổi tơng tự số (tham khảo)

Ta phân loại các phơng pháp theo qúa trình chuyển đổi về mặt thời gian, có 4 phơngpháp nh sau:

 Biến đổi song song

 Biến đổi nối tiếp theo mã đếm

17

Trang 18

 Biến đổi nối tiếp theo mã nhị phân.

 Biến đổi song song- nối tiếp kết hợp

Sau đây ta nghiên cứu một số phơng pháp điển hình

a Chuyển đổi AD theo phơng pháp song song (tham khảo)

Trong phơng pháp này, tín hiệu đợc so sánh cùng lúc với với nhiều giá trị chuẩn, do

đó tất của các bit đều đợc xác định đồng thời và và đa đến đầu ra

Sơ đồ nguyên lý bộ biến đổi AD theo phơng pháp song song có dạng nh sau:

Trong phơng pháp chuyển đổi song song, tín hiệu tợng tự U A đợc đồng thời đa đến các

bộ so sánh S 1 S n nh hình vẽ Điện áp chuẩn U ch đợc đa đến đầu vào thứ hai qua thang điệntrở R, do đó điện áp đặt vào bộ so sánh lân cận khác nhau một l ợng không đổi và giảm dần

từ S 1 S n Đầu ra bộ so sánh có mức “1” nếu U  A U ch và có mức “0” nếu U  A U ch Các

đầu ra nối với mạch “Và”, một đầu mạch “Và” nối với mạch tạo xung nhịp Khi có xung

nhịp đa đến đầu vào “Và” thì các xung trên đầu ra bộ so sánh mới đa đến mạch nhớ FF (Flip flop) Nh vậy, sau một khoảng thời gian bằng một chu kỳ xung nhịp thì có một tín hiệu đ ợc

biến đổi và đa đến đầu ra Xung nhịp đảm bảo cho quá trình so sánh kết thúc mới đa tín hiệuvào bộ nhớ Bộ mã hoá biến đổi tín hiệu vào dới dạng số nhị phân

Mạch chuyển đổi song song có tốc độ chuyển đổi nhanh nhng kết cấu phức tạp với sốlinh kiện lớn Vì vậy, phơng pháp này chỉ dùng trong các ADC yêu cầu số bit N nhỏ hơn vàtốc độ chuyển đổi cao

b Chuyển đổi AD nối tiếp dùng vòng hồi tiếp (tham khảo)

Sơ đồ khối của ADC làm việc theo phơng pháp này đợc biểu diễn trên hình vẽ sau:

Trang 19

Điện áp tơng tự U A đợc so sánh với một giá trị ớc lợng U M

ơng ứng với +A thì bộ đếm thụân và - A thì bộ đếm ngợc Nếu bộ đếm đợc kết cấu theo quy

luật của mã nhị phân thì trên đầu ra ADC sẽ có tín hiệu số dới dạng mã đó Tín hiệu đi mộtvòng ứng với chu kỳ của xung nhịp

Tín hiệu số xác định đợc trong bớc so sánh thứ nhất qua DAC sẽ dẫn ra đợc một giátrị mới để so sánh với UA trong bớc tiếp theo Quá trình này đợc lặp đi lặp lại cho đến khi

2

Q

U h  Lúc đó A A0, mạch đếm giữ nguyên trạng thái và ta nhận đợc kết quả

chuyển đổi chính xác của U A ứng với N bit yêu cầu.

Trong phơng pháp này, giá trị ớc lợng U M tiệm cận đến U A nên nó còn đợc gọi là

ph-ơng pháp xấp xỉ

So với phơng pháp song song đã xét, phơng pháp này có mạch đơn giản, các linh kiện

đợc sử dụng lặp lại nhiều lần Tuy mạch làm việc với tốc độ không cao lắm nhng có độchính xác cao nên phơng pháp này đợc ứng dụng phổ biến và rộng rãi

c Chuyển đổi AD theo phơng pháp đếm đơn giản (tham khảo)

Sơ đồ khối đơn giản của ADC làm việc theo phơng pháp đếm đơn giản biểu diễn nhsau:

Điện áp U A đợc so sánh với điện áp chuẩn dạng răng ca U C nhờ bộ so sánh SS1.Khi U  A U C thì U SS1  1, còn khi U  A U C thì U SS1  0

SS

2

+ -

Trang 20

Bộ so sánh SS2 so sánh điện áp răng ca với mức 0 (đất) U SS1,U SS2 đợc đa đến một

mạch AND Xung ra U C có độ rộng tỷ lệ với độ lớn của điện áp vào U A với giả thiết xung chuẩn răng ca có độ dốc không đổi

Mạch AND thứ hai chỉ cho ra các xung nhịp khi tồn tại xung U C, nghĩa là trongkhoảng thời gian mà 0 U  C U A mạch đếm đầu ra sẽ đếm xung nhịp đó, số xung này tỷ lệ

với độ lớn của U A

Bộ tạo xung răng ca thực chất là bộ tích phân, có sơ đồ nguyên lý nh sau:

Dùng điện áp chuẩn một chiều U ch để nạp cho tụ C thông qua điện trở R, ta có điện áp

ra là:

t RC

U dt U RC

U f Z

ch

A n

a Nguyên lý chuyển đổi DAC

Chuyển đổi số- tơng tự (DAC) là quá trình khôi phục lại tín hiệu tơng tự từ N số hạng(N bit) đã biết của tín hiệu số với độ chính xác là một mức lợng tử (1 LSB) để khôi phục lạitín hiệu tơng tự từ tín hiệu số ta dùng sơ đồ khối có dạng sau:

+

-R U

Xung lấy mẫu

Hình 1.20: Sơ đồ khối mạch biến đổi t ơng tự- số (DAC)

20

Trang 21

Mạch cơ bản của DAC gồm:

 Mạch số (đa hài loại D) với nhiệm vụ tạo lại tín hiệu số đầu vào

 Mach giải mã số – tơng tự với nhiệm vụ biến đổi tín hiệu số thành tín hiệu rời rạctơng ứng dới dạng các xung có biên độ thay đổi (hình vẽ…)

 Mạch tạo xung lấy mẫu và xung đồng hồ (có nhiệm vụ tạo các xung lấy mẫu và

đồng bộ các quá trình còn lại trong DAC, đồng bộ với mạch tạo các xung giốngnhau)

 Mạch lấy mẫu thứ cấp có nhiệm vụ khử nhiễu (xuất hiện do chuyển mạch nhanh ở

đầu ra của DAC)

 Mạch lọc thông thấp: Dùng để tách băng tần cơ bản của tín hiệu lấy mẫu (rời rạc)

Bộ lọc thông thấp đóng vai trò nh một bộ nội suy, ở đây, tín hiệu liên tục biếnthiên liên tục theo thời gian là tín hiệu nội suy của tín hiệu rời rạc theo thời gian

U m

 Khuếch đại tín hiệu video ra

b Chuyển đổi số- tơng tự bằng phơng pháp mạng điện trở (tham khảo)

Trong mạch này, các nguồn dòng điện đợc tạo ra bởi nguồn điện áp chuẩn U ch Dòng

điện của chúng bằng nhau và bằng I 0 Tín hiệu cần chuyển đổi (tín hiệu điều khiển) đợc đa

đến chuyển mạch K Khi một bit nào đó của tín hiệu điều khiển là 0 thì I 0 tơng ứng với bit đó

bị ngắn mạch qua khoá xuống đất Ngợc lại nếu tín hiệu điều khiển là “1” thì I 0 tơng ứng vớibit đó đợc dẫn đến đầu vào bộ khuếch đại thuật toán qua mạng điện trở

Mạng điện trở làm nhiệm vụ phân dòng, dòng điện đi qua mỗi khâu điện trở thì giảm

đi một nửa Dòng điện ứng với LSB đi qua (N-1) khâu điện trở, dòng điện ứng bit có nghĩalớn hơn đi qua (N-2) khâu… và dòng điện ứng với MSB đợc đa trực tiếp đến đầu vào bộ

khuếch đại thuật toán (I 0) Kết quả là dòng điện ở cửa vào bộ khuếch đại thuật toán có trị sốtơng ứng với bit mà nó đại diện Chúng có trị số giảm dần từ MSB đến NSB theo mã nhịphân

Tín hiệu ra

Hình 1.22: Chuyển đổi DA bằng ph ơng pháp mạng điện trở.

21

Trang 22

Trong sơ đồ, điện trở ở nhánh ngang cuối cùng có trị số là 2R bằng điện trở nhánh

dọc Kết cấu này đảm bảo sự phân dòng cho

2

0 2

I

i N  ở khâu cuối cùng cũng giống cáckhâu trớc

Nhợc điểm: Trong sơ đồ này, số điện trở phải dùng khá lớn, nếu phải chuyển đổi N

bit thì số điện trở phải dùng là 2(N-1) trong khi theo phơng pháp thang điện trở thì chỉ phải

Sau đây ta xét sơ đồ khối của một camera truyền hình

Bộ cảm biến ảnh là bộ phận quan trọng nhất của camera truyền hình, hầu nh tất củacác camera truyền hình đều sử dụng kỹ thuật ghép nối diện tích (CCD) làm bộ cảm biến, cáccamera đợc giới thiệu là các camera số

1.9.2 Thấu kính và các tham số của thấu kính (tóm tắt)

Thấu kính là một phần tử quang học dùng để hội tụ ảnh quang chiếu lên bề mặt nhạycủa của bộ cảm biến Sau đây là các đặc tính của thấu kính:

a Tiêu cự

Tiêu cự là một điểm của thấu kính mà tại đó ảnh đợc hội tụ rõ nét, tiêu cự đợc xác

định theo công thức sau:

F S S

1 1 1 1 0

 (1.9)Trong đó:

c Chiều sâu độ nét của thấu kính.

Khoảng cách dọc theo trục quang của thấu kính mà mọi vật trong đó đều có ảnh néttrên catot quang điện của dụng cụ biến đổi quang - điện đợc gọi là chiều sâu độ nét của thấukính Khi đó, ta không cần điều chỉnh tiêu cự của thấu kính nhng ảnh vẫn nét

d Độ trong suốt của thấu kính.

Tín hiệu đồng bộ ngoài (tuỳ chọn)

Trang 23

Khi ánh sáng chiếu vào thấu kính, một phần xuyên qua, một phần phản xạ còn mộtphần bị hấp thụ Hiện tợng phản xạ làm giảm độ nét của ảnh trên catot quang điện.

Khắc phục: Phủ lên bề mặt các thấu kính một màng mỏng có hệ số khúc xạ n’):1’ = 600 dòng’):1’ = 600 dòng khácvới hệ số khúc xạ n’):1’ = 600 dòng của thuỷ tinh làm thấu kính

1.9.3 Dụng cụ biến đổi quang điện CCD

Thế hệ đầu tiên là các máy quét quang cơ khí

Sau đó camera sử dụng hiệu ứng quang điện (của hiệu ứng quang điện ngoài và quang

điện trong) ra đời Cho đến nay, các thiết bị này vẫn đợc sử dụng hầu hết ở các cameratruyền hình đại chúng

Việc chế tạo ra các thiết bị bán dẫn đã dẫn đến sự ra đời thế hệ dụng cụ biến đổiquang - điện bán dẫn đó là thiết bị ghép nối điện tích CCD CCD là một phần không thểthiếu trong quá trình số hoá tín hiệu truyền hình

Thiết bị ghhép nối điện tích CCD bao gồm các hàng và cột các phần tử bán dẫn cảmquang có kích thớc điểm ảnh Khi các phần tử cảm quang đợc chiếu sáng, điện tích củachúng sẽ tăng lên tơng ứng với năng lợng ánh sáng chiếu vào Thông tin này sẽ đợcc chuyểndịch qua các phần tử liên tiếp đến đầu ra, ở đầu ra ta có dòng tín hiệu tơng ứng với các điểm

ảnh đã thu đợc.Thiết bị CCD sử dụng 2 tia quét cùng tần số 60Hz cho dòng quét dọc, do đó

dòng quét nhanh hơn mà thu đợc hình ảnh trung thực hơn so với thiết bị sử dụng hiệu ứngquang điện

Độ phân giải của CCD đạt đợc phụ thuộc vào số phần tử cảm quang trên một bề mặtdiện tích Các mạch tích hợp cho phép đạt đợc một số lớn các phần tử cảm quang trên một

bề mặt diện tích, do đó độ phân giải của CCD có thể đạt đợc rất cao so với các ống quang

b, Kiến trúc chuyển giao và đọc ra của CCD

Là quá trình chuyển đổi các mẫu điện tích của bản thân chúng trong một mảng gồmcác bộ phận cảm quang để đa vào trong tín hiệu video biến đổi theo thời gian

Có 3 kiến trúc sử dụng:

 Cấu trúc chuyển khung hình (FT)

 Cấu trúc chuyển dòng (IT)

 Cấu trúc chuyển dòng hình (FIT)

c, Tiêu chuẩn thiết bị CCD

1- Đặc tuyến Apeture của CCD và độ phân giải của CCD.

Trang 24

Tín hiệu tại đầu ra từ thiết bị CCD đợc lấy mẫu bởi cấu trúc pixel và dòng của CCD.Một camera số lý tởng sẽ khuếch đại tuyến tính tín hiệu video ra từ CCD lên mức thích hợpcho bộ biến đối ADC và sau đó đợc xử lý trong môi trờng số

Hình vẽ minh hoạ sơ đồ khối của bộ xử lý các tín hiệu RGB trong camera hoàn toàn

số, đây là một quy trình xử lý tín hiệu liên tiếp

a ADC

Hai thành phần của bộ biến đổi ADC là lấy mẫu và lợng tử hoá Cấu trúc pixel củaCCD thực hiện quá trình lấy mẫu theo thời gian, sau đó chúng đợc lợng tử hoá Quá trìnhnày đòi hỏi lấy mẫu lại dạng sóng của tín hiệu video tại tần số pixcel nhằm lấy ra các giá trịpixcel ổn định nh chỉ ra trên hình vẽ, tại đó nó đợc sử dụng để lấy ra các thành phần R, G, B

từ camera một bộ cảm biến (CCD) Các đặc điểm của bộ biến đổi ADC tín hiệu video sẽ đợcnghiên cứu sau

CCD ADC bằng Cân

trắng

Nén độ sáng cao chỉnh Hiệu

màu

B

Nâng cao chất l ợng

số ra

Bộ tạo xung

đồng hồ CPU

Bus hiệu chỉnh số liệu

Hình 1.25: Sơ đồ khối của bộ xử lý các tín hiệu RGB trong camera hoàn toàn số

B

GB

Video màu đỏ

Video màu lục

Video màu lơ

b, Các tín hiệu video Hình 1.25b: Camera màu đơn CCD.

24

Trang 25

Để chuỗi tín hiệu phù hợp cho nén thành phần độ sáng cao, trớc tiên các tín hiệu

đ-ợc cho qua các mạch cân bằng trắng, mạch cân bằng trắng thực hiện nhân tín hiệu với các hệ

số, các hệ số này đợc xác định tại thời điểm cân bằng trắng

c Hiệu chỉnh màu

Mục đích:

 Thực hiện che màu cho phép các thiết bị đo màu camera lọc ra màu tiêu chuẩn

 Thực hiện các hiệu chỉnh màu khác nhau cho các mục đích nghệ thuật

Việc hiệu chỉnh màu là một đặc trng không thể thiếu và đợc sử dụng rộng rãi trongcác camera quay phim nhằm thay đổi các giá trị màu của phim Trong mọi trờng hợp, sựhiệu chỉnh màu đợc thực hiện bằng cách trộn tuyến tính các tín hiệu màu trong các bộ trộntheo hệ phơng trình:

B G

R BM

B G

GM

B G

R RM

E k E k E k E

E k E k E k E

E k E k E k E

9 8

7

6 5

4 1

3 2

d Mạch tăng cờng ảnh.

Mục đích:

- Hiệu chỉnh tần số, biên độ và các đặc tính phi tuyến của các tín hiệu

MaxMin

tín hiệu

ra (dB)

+R

+G

+B

Bộ trễ 2H Bộ xử lý ngang Bộ hiệu chỉnh

Bộ trễ 2H Bộ xử lý ngang Bộ hiệu chỉnh

+

Hình 1.26: Sơ đồ khối của một cấu hình hệ thống cải thiện ảnh số

25

Trang 26

- Giảm bớt mức thấp của các tín hiệu hiệu chỉnh này nhằm ngăn chặn sự tăng lên củatạp âm.

- Xén các mức cao của tín hiệu nhằm ngăn ngừa sự vợt quá giới hạn trong quá trìnhchuyển đổi sang mức biên độ cao của tín hiệu cao của tín hiệu video

Sau khi hiệu chỉnh, các tín hiệu thu giữ đợc cộng trở lại vào của 3 kênh màu để tăngcờng ảnh số

Chơng 2

Số hoá tín hiệu video và nén ảnh số

2.1 Lấy mẫu tín hiệu video

2.1.1 Lấy mẫu

Lấy mẫu tín hiệu video là quá trình gián đoạn (rời rạc hoá) theo thời gian bằng tần số

lấy mẫu f lm, kết quả cho ta một chuỗi các mẫu Biên độ tín hiệu tơng tự đợc lấy mẫu với chu

kỳ T, sẽ thu đợc một chuỗi các xung hẹp với tần số lấy mẫu đợc tính bằng:

T

f lm 1 (2.1)Quá trình lấy mẫu tơng đơng với quá trình điều biên tín hiệu (f0) trên sóng mang có

tần số bằng tần số lấy mẫu (f lm) Sóng lấy mẫu có dạng hình chữ nhật, phổ của nó bao gồmthành phần thành phần tần số lấy mẫu và các hài của nó

Cơ sở của việc lấy mẫu là dựa trên định luật Nyquist- Shannon: “Tín hiệu x(t) liên tụctheo thời gian có phổ hạn chế cắt tại C hoàn toàn đợc xác định bằng một dãy các giá trị tứcthời lấy cách nhau một đoạn:

 / 2 );

2 / 1

t k t t

k x t

x

)(

)(

sin)()

Trang 27

 Tần số lấy mẫu thoả mãn điều kiện: f lm  2f C, mục đích là khắc phục hiện tợngméo chồng phổ.

 Thoả mãn các yêu cầu về cấu trúc lấy mẫu, tính tơng thích giữa các hệ thống…Thành phần tần số cao nhất đối với các hệ truyền hình tơng tự là:

(Thực tế, tần số lấy mẫu tín hiệu video lớn hơn các giá trị này)

2.1.2 Cấu trúc lấy mẫu.

Để khôi phục chính xác hình ảnh thì tần số lấy mẫu phải là bội của tần số dòng Khinày, điểm lấy mẫu trên các dòng quét kề nhau sẽ thẳng hàng với nhau và tránh đợc các méo

đờng biên gây ra

Nh vậy, việc lấy mẫu không những phụ thuộc theo thời gian mà còn phụ thuộc vàotoạ độ các điểm lấy mẫu Có 3 dạng liên kết vị trí các điểm lấy mẫu đợc sử dụng phổ biếncho cấu trúc lấy mẫu tín hiệu video:

N – là số bit biểu diễn mỗi mẫu

Tín hiệu số nhận đợc là một giá trị xấp xỉ của tín hiệu ban đầu bởi vì tất của các giátrị nằm trong một mức lợng tử đều có một giá trị nh nhau- đó chính là mức lợng tử Q

Q Q Q Q Q Q

n+5 n+4 n+3 n+2 n+1 n Thời gian

Q

Lỗi l ợng tử

Các mẫu

Hình 2.2: Quá trình l ợng tử hoá

27

Trang 28

Quá trình lợng tử hóa gây ra sai số lợng tử, đây là một nguồn nhiễu không thể tránhkhỏi trong các hệ thống số, nhiều trờng hợp nó ảnh hởng nghiêm trọng đến độ chính xác vàtin cậy của tín hiệu.

Biểu thức sai số lợng tử có dạng là:

) ( ) ( ) (tx tx, t

Hiệu ứng đờng viền xuất hiện ở những vùng có độ sáng thay đổi chậm và đều theochiều ngang, khi đó có những sọc với độ sáng cố định chia thành nhiều đờng rõ nét theochiều đứng nh đờng biên Nếu tăng số mức lợng tử, hiệu ứng đờng viền sẽ giảm, khi sử dụng

từ mã 9 bit để biểu diễn màu, hiệu ứng đờng viền hầu nh không xuất hiện

Hiệu ứng hạt có dạng nh sơng mù xuất hiện ở vùng ảnh rộng và có độ sáng đồng đều

2.2.1 Phân loại

Có hai phơng pháp lợng tử hoá là:

 Lợng tử hoá tuyến tính có các bớc lợng tử bằng nhau

 Lợng tử hoá phi tuyến có các bớc lợng tử khác nhau

2.3 M hoá ã

2.3.1 Khái quát

Mã hoá là khâu cuối cùng trong biến đổi AD, là quá trình biến đổi cấu trúc nguồn màkhông làm thay đổi tin tức, mục đích là cải thiện các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống truyềntin Dữ liệu sau mã hoá có nhiều u điểm: Tính chống nhiễu cao hơn, tốc độ hình thành tơng

Phân loại các mã trong truyền hình số:

 Các mã để mã hoá tín hiệu truyền hình

 Các mã để truyền có hiệu quả cao qua kênh thông tin

 Các mã để thuận tiện cho việc giải mã và đồng bộ bên thu

 Các mã để xử lý số tín hiệu trong các bộ phận khác nhau của hệ thống truyền hìnhsố

2.3.2 Các đặc tính cơ bản của mã

Quá trình biến đổi các giá trị lợng tử hoá của tín hiệu thành tổ hợp các tín hiệu khácnhau gọi là sự mã hoá, còn các nhóm ký hiệu thông tin cách điểm mã hoá gọi là mã

Các mã mà các tổ hợp của nó bao gồm một số các ký hiệu nh nhau gọi là mã đều

đặn, còn các mã mà các tổ hợp của nó bao gồm một số các ký hiệu khác nhau gọi là mãkhông đều đặn

Lý thuyết mã có hai hớng nghiên cứu:

28

Trang 29

 Nghiên cứu các cấu trúc mã nâng cao độ chính xác của việc truyền theo kênhthông tin có nhiễu (mã chống sai số, mã hiệu chỉnh…).

 Nghiên cứu các mã làm triệt tiêu độ d của tín hiệu đã mã hoá trong kênh chốngnhiễu (nén tín hiệu)

Để phục vụ các yêu cầu về ghi, truyền tín hiệu video, mã hoá đợc sử dụng trong cáctrờng hợp:

 Mã hoá sơ cấp: Dùng để tạo tín hiệu số ở studio

 Mã bảo vệ và sửa sai: Tăng khả năng chịu đựng của tín hiệu trong kênh có nhiễu

 Mã truyền tuyến tính: Tăng khả năng truyền dẫn

Ban đầu, tất của các tín hiệu video số đợc mã hoá sơ cấp, sau đó là mã hoá chuyển

đổi Mã sơ cấp là mã cơ sở mà từ đó hình thành mã bảo vệ

2.4 Chuyển đổi D/A

Bộ biến đổi số- tơng tự (D/A) thực hiện biến đổi video số sang tín hiệu video tơng tự

Đây là quá trình ngợc lại với quá trình biến đổi A/D Tín hiệu đầu ra là một chuỗi các xungchữ nhật có biên độ bằng biên độ tín hiệu số, độ rộng các xung là T  1 / f Phổ xung chữnhật có độ rộng T đợc cho bởi hàm số:

) sin ( 10 lg 20 ) (

x

x dB

A  (2.6)trong đó:

lm

v f f

n+5 n+4 n+3 n+2 n+1 n Thời gian

Q

Lỗi l ợng tử

Khoảng lấymẫu

Hình 2.3: Tín hiệu tại đầu ra bộ biến đổi.

29

Trang 30

2.5 Mô hình nén ảnh số và các tham số đặc điểm

Mục đích: Sau khi tín hiệu video đợc số hoá 8 bit, tốc độ bit là rất lớn 216 Mbit/s Để

đảm bảo chất lợng hình ảnh thì tín hiệu video cần phải đợc nén

Nén tín hiệu là công đoạn không thể thiếu trong quá trình truyền tín hiệu số Nó làmột quá trình trong đó lợng số liệu (data) biểu diễn lợng thông tin của một ảnh hay nhiều

ảnh đợc giảm bớt bằng cách loại bỏ những số liệu d thừa trong tín hiệu video, chẳng hạn cácphần ảnh giống nhau trong các chuỗi ảnh Đó là các phần xoá dòng, xoá mành, các phần ảnhtĩnh hay chuyển động chậm, vùng ảnh nền giống nhau mà ở đó các phần tử liên tiếp giốngnhau hay khác nhau rất ít Các hệ thống nén sử dụng 2 đặc tính của ảnh là:

 Các phần tử lân cận trong ảnh thờng giống nhau

 Mắt ngời kém nhậy với sai số nhỏ trong hình ảnh có nhiều chi tiết và các phần tửchuyển động

Có hai định dạng nén phổ biến là: JPEG và MPEG

2.5.1 Mô hình nén ảnh

Sơ đồ cấu trúc của hệ thống nén video:

Chức năng các tầng:

Biểu diễn thuận lợi: ở tầng đầu tiên của bộ mã hoá video, tín hiệu video đợc trình

bày dới dạng thuận tiện để việc nén có hiệu quả nhất Điểm cốt yếu là phải xác

định cái gì đợc mã hoá, trong cách biểu diễn thuận lợi, chỉ một phần nhỏ dữ liệu

là cần thiết để truyền cho việc tái tạo lại tín hiệu video

Lợng tử hoá: Có chức năng rời rạc hoá thông tin đợc biểu diễn để truyền tín hiệu

video qua một kênh số, tín hiệu video đợc biểu diễn thành một hữu hạn các mức

Gán từ mã: Các từ mã là một chuỗi bit dùng để biểu diễn các mức lợng tử hoá.

Công nghệ nén tín hiệu video dựa trên việc loại bỏ phần d thừa trong tín hiệu video và

sự hạn chế của hệ thống mắt ngời trong việc quan sát Nhờ bỏ đi các phần d thừa, các thôngtin giống nhau hoặc có liên quan đến nhau sẽ không đợc truyền đi Những thông tin bỏ đi

mà không ảnh hởng đến việc quan sát của mắt cũng sẽ không đợc truyền đi

lm

2f

lm

3flm 4flm

Hình 2.4: Tín hiệu tại đầu ra bộ

biến đổi D/A

Hình 2.5: Phổ tín hiệu tại đầu ra bộ

biến đổi D/A

Biểu diễn

thuận lợi L ợng tử hoá Gán từ mã Xử lý kênh Giải từ mã L.T.HGiải Biểu diễn thuận lợi

Nguồn

Video khôi phục

Hình 2.6: Mô hình hệ thống nén video

Video khôi phục

30

Trang 31

Hiệu quả nén đợc xác định bằng tỷ số nén, tức là tỷ số giữa số liệu dữ liệu ảnh gốctrên số liệu dữ liệu ảnh nén.

 Thuật toán nén không tổn thất: Hiệu quả thấp nhng không bị mất thông tin trongquá trình tái tạo lại tín hiệu gốc

 Thuật toán nén tổn thất: Hiệu quả cao nhng bị tổn thất thông tin trong quá trình táitạo lại tín hiệu gốc

- D thừa mã: Nếu các mức của tín hiệu video đuợc mã hoá bằng các tập hợp bit

nhiều hơn mức cần thiết thì kết quả là có độ d thừa mã

- D thừa trong pixel.

X n

RMS

1

2 '

i ) X - (

1- Mã hoá với độ dài (của từ mã) thay đổi (VLC), (mã hoá Hufman và mã hoáentropy): Dựa trên khả năng xuất hiện của các giá trị biên độ trùng hợp trong một bức ảnh vàthiết lập một từ mã ngắn cho các giá trị có suất xuất hiện cao nhất và từ mã dài cho các giátrị còn lại

2- Mã hoá với độ dài (của từ mã) động (RLC)

3- Sử dụng khoảng xoá dòng và mành: Vùng thông tin xoá đợc loại bỏ khỏi dòng tínhiệu để truyền đi vùng thông tin tích cực của ảnh

4- Biến đổi cosin rời rạc (DCT)

Trong truyền hình, phơng pháp nén không tổn hao đợc kết hợp với phơng pháp nén cótổn hao để cho tỷ lệ nén tốt mà không gây mất mát về độ phân giải

b Nén có tổn hao.

Nén có tổn hao chấp nhận mất mát thông tin để tăng hiệu quả nén, thích hợp vớinguồn thông tin là hình ảnh và âm thanh, cho tỷ lệ nén cao để truyền dẫn và phát sóng, đồngthời cho tỷ lệ nén thích hợp để xử lý và lu trữ ảnh trong studio

Quá trình nén có tổn hao thực hiện theo 3 bớc lên tục:

31

Trang 32

 Biến đổi tín hiệu từ miền thời gian (không gian) sang miền tần số.

 Thực hiện việc lợng tử hoá các hệ số DTC, số liệu đợc làm trơn bằng cách làmtròn

 Nén số liệu đã biến đổi và làm trơn bằng cách mã hoá entropy, ở đây sử dụng cácmã không tổn hao nh Hufman, RLC

2.7 Các phơng pháp m hoáã

2.7.1 Mã RLC (Run- length coding)

Phơng pháp nén RLC này dựa trên cơ sở sự liên tiếp lặp đi lặp lại các điểm ảnh trong

ảnh số, xuất hiện là do sự tơng quan giữa các điểm ảnh, đặc biệt là với các ảnh 2 mức (bi –level images) RLC tách các giá trị giống nhau và biểu diễn nh là một tổng, kỹ thuật này chỉ

áp dụng cho các chuỗi simbols tuyến tính

Có hai cách mã hoá RLC:

1- Tạo ra những từ mã cho mỗi độ dài chạy và kết hợp với simbol nguồn

2- Sử dụng một số độ dài chạy và một simbol nguồn nếu nh simbol nguồn không phải

là một số hay một ký đặc biệt để chỉ ra cho mỗi simbol nguồn

Kỹ thuật RLC đợc dùng cho các hệ số lợng tử hoá tốt hơn là dùng trực tiếp cho sốliệu ảnh

2.7.2 Mã shannon- fano

Đây là phuơng pháp nén dựa trên xác suất xuất hiện của những simbol nguồn bêntrong một lợng thông tin, sử dụng các từ mã có độ dài thay đổi để mã hoá các simbol nguồnthông qua các xác suất của chúng Với những simbol có xác suất xuất hiện càng lớn thì từmã dùng để mã hoá chúng càng ngắn

Các bớc mã Shannon – Fano:

1- Sắp xếp các simbol nguồn với xác suất xuất hiện của chúng theo thứ tự giảm dần.2- Chia tập đã sắp xếp đó thành hai phần sao cho tổng xác suất xuất hiện của cácsimbol ở mỗi phần xấp xỉ nhau

3- Mã sử dụng bit 0 để mã hoá cho các simbol trong phần 1 và bit 1 mã hoá cho cácsimbol trong phần 2

4- Quay trở lại bớc 2 và thực hiện tiếp tục cho tới khi mỗi phần chia chỉ còn lại mộtsimbol

Trang 33

4- Tạo tiếp tập nút bằng cách thay thế 2 nút với xác xuấtnhỏ nhất cho nút mới Nếutập nút chỉ chứa một nút thì kết thúc, ngợc lại thì ta quay lại bớc 2.

* Ví dụ về xây dựng cây mã Huffman (tham khảo).

2.7.4 Phơng pháp mã dự đoán

Phơng pháp mã dự đoán hay điều xung mã vi sai (DPCM) không mã hoá thông tin cóbiên độ ở mỗi mẫu mà chỉ mã hoá thông tin ở biên độ vi sai (biên độ chênh lệch) giữa mẫu

đã cho và trị dự báo (đợc tạo từ các mẫu trớc đó)

Quá trình phân tích thống kê về phân bố biên độ tín hiệu video ta thấy rằng, phân bốbiên độ các mẫu tơng ứng với các điểm ảnh về nguyên tắc là phân bố đều, còn phân bố về độchênh lệch biên độ các điểm ảnh có đồ thị hình chuông xung quanh điểm 0 Nếu dựa trêncác đặc trng thống kê ảnh thì sự khác nhau này là không lớn lắm và để mã hoá nó chỉ cầngiảm số bit là đủ (so với việc mã hoá toàn bộ biên độ các mẫu)

Phơng pháp DPCM còn sử dụng đặc điểm của mắt ngời (kém nhạy với mức lợng tử

có chênh lệch về độ chói giữa các điểm ảnh gần nhau, so với mức l ợng tử hoá chênh lệchnhỏ) và cho phép dùng đặc trng phi tuyến về lợng tử hoá

2.8 Nén trong ảnh

2.8.1 Nguyên lý 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 có tổn hao để giảm bớt dữ liệutrong một ảnh Quá trình này không sử dụng thông tin của ảnh trớc và sau ảnh đang xét

Sơ đồ khối quá trình nén trong ảnh:

Phơng pháp chuyển đổi tối u cho mã chuyển vị là phơng pháp đạt đợc bình phơngcủa lỗi trong qúa trình xây dựng lại ảnh là nhỏ nhất Phơng pháp chuyển đổi tối u là phơngpháp KL (Karhumen- Loeve) chuyển đổi thông qua một ma trận chuyển đổi làm giảm trật tựtơng quan của một quá trình xử lý ngẫu nhiên liên tiếp dới dạng đờng chéo Tuy nhiên, ph-

ơng pháp này gặp nhiều khó khăn trong quá trình ứng dụng của việc nén ảnh số Ngời tanghiên cứu và đa ra phơng pháp chuyển đổi gần tối u để thay thế, phơng pháp thông dụngnhất là biến đổi DCT (biến đổi cosin rời rạc)

2.8.3 Biến đổi cosin rời rạc DCT

Công đoạn đầu tiên của quá trình nén là xác định thông tin d thừa trong miền khônggian của một mành hay một ảnh của tín hiệu video Nén không gian đợc thực hiện bởi phép

Điều khiển tốc độ bit

Nguồn

ảnh

Hình 2.7: Nén trong ảnh

33

Trang 34

biến đổi cosin rạc DCT DCT biến đổi dữ liệu dới dạng biên độ thành dữ liệu dới dạng tần

số Mục đích của quá trình biến đổi là tách liên kết các Pixels của từng ảnh con hoặc góicàng nhiều năng lợng của ảnh con vào một phần nhỏ các hệ số truyền Việc mã hoá vàtruyền chỉ thực hiện đối với các hệ số năng lợng này và có thể cho kết quả tốt khi tái tạo lạitín hiệu video có chất lợng cao

a DCT một chiều.

DCT một chiều biến đổi một bảng số biểu diễn các biên độ tín hiệu của các điểmkhác nhau theo thời gian hoặc không gian thành một bảng khác của các số, mỗi số biểu diễnbiên độ của một thành phần tần số nhất định từ tín hiệu gốc Bảng kết quả các số chứa đựngcùng số giá trị nh bảng gốc: Phần tử thứ nhất là trung bình của tất của các mẫu trong bảng

đầu vào và đợc coi nh là hệ số điều chế – hệ số DC; các phần tử còn lại, mỗi phần tử biểuthị biên độ của một thành phần tần số đặc trng của bảng đầu vào và đợc gọi là các hệ số AC

Lợng tử hoá đợc thực hiện bằng việc chia các hệ số F(u,v) cho các số ở vị trí t ơngứng trong bảng lợng tử (Q(u,v)) để biểu diễn số lần nhỏ hơn các giá trị cho phép của hệ sốDCT, hình ……… Các hệ số có tần số thấp đợc chia cho các giá trị nhỏ, các hệ sốứng với tần số cao đợc chia cho các giá trị lớn hơn Sau đó, các hệ số đợc làm tròn (bỏ đi cácphần thập phân)

Kết quả ta nhận đợc bảng Fq(u,v) mới, trong đó phần lớn các hệ số có tần số cao sẽbằng 0 Hệ số bảng lợng tử hoá thuận đợc xác định theo biểu thức:

2 / ) , ( ) , ( )

, (

) , ( ) , (

v u Q

v u Q v u F GTNGN v

u Q

v u F v u

Q(u,v)Bảng l ợng tử(88)

Hình 2.8: L ợng tử hoá có trọng số

34

Trang 35

Lợng tử hoá và gán từ mã là quá trình xử lý có độ phi tuyến cao Giải pháp khắc phục

là dùng một bộ lợng tử hoá tuyến tính với một bớc nhảy thích hợp đợc chọn riêng cho mỗiphần tử đợc mã hoá Tiếp theo là dùng một bộ mã hoá entropy phù hợp có thể cho kết quảgần tối u

Mã entropy làm tăng hiệu quả của qúa trình mã hoá Mã hoá entropy dùng những đặctính thống kê của tín hiệu đợc mã hoá

Khi dùng mã hoá entropy có hai vấn đề:

- Thứ nhất mã hoá entropy làm tăng độ phức tạp và yêu cầu bộ nhớ lớn hơn so vớimã độ dài cố định

- Thứ hai, mã hoá entropy gắn liền với tính không ổn định của tín hiệu video sẽ làmtốc độ bit thay đổi theo thời gian Do vậy, cần có một cơ cấu điều khiển bộ đệm khi mã hoánguồn tốc độ bit biến đổi đợc ghép với kênh tốc độ bit hằng

Bộ mã hoá entropy đợc thực hiện cho độ d thừa thống kê cố hữu trong các phần tử

đ-ợc mã hoá để truyền Sự d thừa chính là phân bố xác suất không đồng đều trên giá trị củamỗi phần tử Phân bố xác suất càng lệch khỏi phân đều thì hiệu suất càng tăng nhờ mã hoáentropy

2.8.6 Điều khiển tốc độ bit

Sau khi mã hoá entropy ta nhận đợc chuỗi bit có tốc độ thay đổi Nếu phải truyền quakênh có tốc độ cố định thì ta cần phải có bộ nhớ đệm Điều khiển bộ đệm thông thờng dùngcơ cấu hồi tiếp Bộ mã hoá kiểm tra trạng thái đầy của bộ nhớ đệm Khi số liệu trong bộ nhớ

đệm gần bằng dung lợng cực đại, thì hệ số biến đổi DCT đợc lợng tử hoá ít chính xác hơn(tăng tỷ số nén), ngợc lại, bộ nhớ đệm chứa số liệu quá ít thì độ chính xác của việc l ợng tửhoá các hệ số sẽ tăng lên Quá trình này đợc thực hiện khi biến đổi DCT một cách tự độngbằng mạch phản hồi “điều khiển tốc độ bit” một cách thích hợp

2.8.7 Quá trình giải nén

Quá trình giải nén trong ảnh dựa trên cơ sở thực hiện thuật toán ngợc lại với quá trìnhnén Bằng cách này ta nhận đợc ảnh khác rất ít so với ảnh gốc, điều này là do trong trờnghợp hình ảnh chứa thành phần tần số cao không nhiều (không có biên nén, ít các chi tiết ảnh)

và chọn mức lợng tử hoá các hệ số DTC một cách thích hợp Sự khác nhau này không ảnh ởng nhiều đến sự nhận biết của mắt Tuy nhiên sự làm giảm mức lợng tử hoá sẽ làm hạn chếlợng thông tin ảnh đợc truyền Nếu tăng mức nén sẽ gây ra méo ảnh, chính vì vậy các họ nén

h-sử dụng DCT đợc xếp vào nhóm có mất thông tin

35

Trang 36

2.9 Nén liên ảnh.

2.9.1 Mô hình

Một tính chất 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 ảnh thay

đổi rất ít từ ảnh này sang ảnh khác Tính toán sự dịch chuyển vị trí của nội dung hình ảnh làmột phần rất quan trọng trong kỹ thuật nén liên ảnh, đặc điểm của nén liên ảnh chính là “Kỹthuật xấp xỉ và bù chuyển động” Mô hình nén lên ảnh có dạng nh hình vẽ

Một chuỗi video là một chuỗi các ảnh tĩnh hiện ra liên tục với tốc độ nhanh sẽ chocảm giác các ảnh chuyển động liên tục Yêu cầu cần phải có tốc độ Frame cao để đạt đợccảm giác chuyển động thực sự, từ đó tạo ra nhiều d thừa tạm thời giữa các Frame kề nhau

Sự bù chuyển động chính là để loại bỏ phần d thừa tạm thời này

Sau quá trình bù chuyển động, để tăng hiệu quả nén cần sử dụng kỹ thuật nén trong

ảnh để xử lý độ d thừa trong không gian trong phần thừa bù chuyển động

2.9.2 Xấp xỉ và bù chuyển động

Trong mã chuyển động, Frame hiện thời đợc đợc dự báo từ frame trớc bằng cách xấp

xỉ chuyển động giữa hai frame và bù chuyển động đó Sự khác nhau giữa hai frame hiệnhành và dự báo đợc gọi là phần d thừa của bù chuyển động và phần d thừa này sẽ đợc mãhoá

Đối với một chuỗi video bình thờng, đặc trng về năng lợng của phần d thừa thấp hơnrất nhiều so với năng lợng trong tín hiệu video gốc do loại bỏ những thành phần d thừa tạmthời Mã hoá phần d thừa thay vì mã hoá video giúp đảm bảo thông tin d thừa tạm thời không

bị mã hoá lặp lại

Nh vậy, việc xác định phần ảnh động là “xấp xỉ ảnh động” Quá trình khôi phục một

ảnh bằng cách dùng các phần ảnh từ ảnh trớc cùng với thông tin về chuyển động chính là

Giải mã

DPCM

hệ số DC IDCT

Bảng l ợng tử

Ngày đăng: 16/08/2012, 13:42

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

1.1.1. Sơ đồ khối của hệ thống - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
1.1.1. Sơ đồ khối của hệ thống (Trang 1)
1.4.1. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
1.4.1. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu (Trang 7)
1.5.1. Khái quát về hệ truyền hình màu NTSC - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
1.5.1. Khái quát về hệ truyền hình màu NTSC (Trang 9)
Hình 1.10: Phổ tần tín hiệu màu - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 1.10 Phổ tần tín hiệu màu (Trang 11)
Hình 1.10: Phổ tần tín hiệu màu - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 1.10 Phổ tần tín hiệu màu (Trang 11)
Sơ đồ khối nh sau: - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Sơ đồ kh ối nh sau: (Trang 12)
1.5.4. Hệ truyền hình màu SECAM - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
1.5.4. Hệ truyền hình màu SECAM (Trang 14)
Hình vẽ: Sơ đồ khối lập mã màu ở hệ PAL - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình v ẽ: Sơ đồ khối lập mã màu ở hệ PAL (Trang 14)
- Dễ dàng thích nghi với các bớc phát triển tiếp theo sang truyển fhình độ phân giải cao trong tơng lai. - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
d àng thích nghi với các bớc phát triển tiếp theo sang truyển fhình độ phân giải cao trong tơng lai (Trang 15)
Tín hiệu hình - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
n hiệu hình (Trang 18)
Hình 1.14: Biến đổi AD tín hiệu màu tổng hợp - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 1.14 Biến đổi AD tín hiệu màu tổng hợp (Trang 18)
Sơ đồ khối của ADC làm việc theo phơng pháp này đợc biểu diễn trên hình vẽ sau: - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Sơ đồ kh ối của ADC làm việc theo phơng pháp này đợc biểu diễn trên hình vẽ sau: (Trang 21)
Sơ đồ khối của ADC làm việc theo phơng pháp này đợc biểu diễn trên hình vẽ sau: - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Sơ đồ kh ối của ADC làm việc theo phơng pháp này đợc biểu diễn trên hình vẽ sau: (Trang 21)
Hình 1.22: Chuyển đổi DA bằng phương pháp mạng điện trở. - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 1.22 Chuyển đổi DA bằng phương pháp mạng điện trở (Trang 24)
1.9. Camera truyền hình. - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
1.9. Camera truyền hình (Trang 25)
• Cấu trúc chuyển khung hình (FT). •Cấu trúc chuyển dòng (IT). - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
u trúc chuyển khung hình (FT). •Cấu trúc chuyển dòng (IT) (Trang 27)
Hình 2.25c: Nén thành phần độ sáng cao - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 2.25c Nén thành phần độ sáng cao (Trang 28)
Hình 2.2: Quá trình lượng tử hoá - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 2.2 Quá trình lượng tử hoá (Trang 31)
2.5. Mô hình nén ảnh số và các tham số đặc điểm - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
2.5. Mô hình nén ảnh số và các tham số đặc điểm (Trang 34)
Hình 2.3: Tín hiệu tại đầu ra bộ biến đổi. - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 2.3 Tín hiệu tại đầu ra bộ biến đổi (Trang 34)
Kết quả ta nhận đợc bảng Fq(u,v) mới, trong đó phần lớn các hệ số có tần số cao sẽ bằng 0 - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
t quả ta nhận đợc bảng Fq(u,v) mới, trong đó phần lớn các hệ số có tần số cao sẽ bằng 0 (Trang 40)
Hình 2.8: Lượng tử hoá có trọng số - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 2.8 Lượng tử hoá có trọng số (Trang 40)
2.9.1. Mô hình - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
2.9.1. Mô hình (Trang 41)
Hinh 2.11: Sơ đồ mã hoá và giải mã JPEG - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
inh 2.11: Sơ đồ mã hoá và giải mã JPEG (Trang 43)
Sơ đồ cấu trúc quá trình mã hoá MPEG có dạng nh hình vẽ: - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Sơ đồ c ấu trúc quá trình mã hoá MPEG có dạng nh hình vẽ: (Trang 47)
Sơ đồ cấu trúc quá trình mã hoá MPEG có dạng nh hình vẽ: - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Sơ đồ c ấu trúc quá trình mã hoá MPEG có dạng nh hình vẽ: (Trang 47)
Hình 3.2: Lấymẫu và điều chế biên độ trong miền thời gian. - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 3.2 Lấymẫu và điều chế biên độ trong miền thời gian (Trang 52)
Hình 3.4: Khôi phục tín hiệu audio tương tự - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 3.4 Khôi phục tín hiệu audio tương tự (Trang 53)
Hình 3.3: Phổ của dãy PAM sau điều chế biên độ tại số nguyên lần tần số mẫu - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 3.3 Phổ của dãy PAM sau điều chế biên độ tại số nguyên lần tần số mẫu (Trang 53)
Hình 3.4: Khôi phục tín hiệu audio tương tự - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 3.4 Khôi phục tín hiệu audio tương tự (Trang 53)
Hình 3.5: Lấy mẫu và điều chế biên độ thực tế trong miền thời gian. - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 3.5 Lấy mẫu và điều chế biên độ thực tế trong miền thời gian (Trang 54)
Trong sơ đồ hình 5.15 ta có công thức tổng quát tính giá trị điện áp đầu ra bộ biến đổi D/A (V) theo điện áp chuẩn (VRef) và giá trị các bit trong từ mã đầu vào: - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
rong sơ đồ hình 5.15 ta có công thức tổng quát tính giá trị điện áp đầu ra bộ biến đổi D/A (V) theo điện áp chuẩn (VRef) và giá trị các bit trong từ mã đầu vào: (Trang 56)
Hình 3.7: Biến đổi tương tự số - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 3.7 Biến đổi tương tự số (Trang 56)
Hình 3.8: Mã hoá và giải mã PCM - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 3.8 Mã hoá và giải mã PCM (Trang 57)
Hình 3.8: Mã hoá và giải mã PCM - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 3.8 Mã hoá và giải mã PCM (Trang 57)
Hình 3.9: Cấu trúc cơ sở của bộ mã hoá MPEG tín hiệu audio - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 3.9 Cấu trúc cơ sở của bộ mã hoá MPEG tín hiệu audio (Trang 60)
Mô hình tâm sinh  lý nghe - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
h ình tâm sinh lý nghe (Trang 60)
Hình tâm sinh lý nghe – Psychoacaustic model”. Đây là thành phần chính của bộ mã hoá - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình t âm sinh lý nghe – Psychoacaustic model”. Đây là thành phần chính của bộ mã hoá (Trang 60)
Hình 3.9: Cấu trúc cơ sở của bộ mã hoá MPEG tín hiệu audio - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 3.9 Cấu trúc cơ sở của bộ mã hoá MPEG tín hiệu audio (Trang 60)
Hình 3.11: Sơ đồ khối bộ mã hoá Audio MPEG - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 3.11 Sơ đồ khối bộ mã hoá Audio MPEG (Trang 61)
phân tích hình bao phổ Bộ mã hoá Bit chỉ định - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
ph ân tích hình bao phổ Bộ mã hoá Bit chỉ định (Trang 65)
Hình bao phổ Bit chỉ định - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình bao phổ Bit chỉ định (Trang 65)
hình bao phổ - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
hình bao phổ (Trang 67)
Hình bao phổ - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình bao phổ (Trang 67)
Hình 4.4: Sợi quang - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 4.4 Sợi quang (Trang 70)
Hình 4.5: Cấu trúc hệ thống truyền hình số mặt đất. - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 4.5 Cấu trúc hệ thống truyền hình số mặt đất (Trang 72)
Hình 4.6: Hệ thống vệ tinh - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 4.6 Hệ thống vệ tinh (Trang 73)
Hình 4.8: Sơ đồ chức năng trạm phát lên - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 4.8 Sơ đồ chức năng trạm phát lên (Trang 75)
Sơ đồ chức năng của bộ phát xuống: - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Sơ đồ ch ức năng của bộ phát xuống: (Trang 75)
Hình 4.8: Sơ đồ chức năng trạm phát lên - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 4.8 Sơ đồ chức năng trạm phát lên (Trang 75)
Hinh 4.10: Sơ đồ khối phần phát hệ thống truyền hình vệ tinh. - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
inh 4.10: Sơ đồ khối phần phát hệ thống truyền hình vệ tinh (Trang 76)
• DVB- S: Tiêu chuẩn phát sóng truyền hình số qua vệ tinh. - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
i êu chuẩn phát sóng truyền hình số qua vệ tinh (Trang 78)
Sơ đồ khối cơ bản của các hệ thống DVB: - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Sơ đồ kh ối cơ bản của các hệ thống DVB: (Trang 78)
Sơ đồ khối của hệ thống DTV có dạng nh hình vẽ. - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Sơ đồ kh ối của hệ thống DTV có dạng nh hình vẽ (Trang 80)
Sơ đồ khối của hệ thống DTV có dạng nh hình vẽ. - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Sơ đồ kh ối của hệ thống DTV có dạng nh hình vẽ (Trang 80)
Hình 4.14: Sơ đồ khối hệ thống DTV - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 4.14 Sơ đồ khối hệ thống DTV (Trang 81)
Hình 4.14: Sơ đồ khối hệ thống DTV - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 4.14 Sơ đồ khối hệ thống DTV (Trang 81)
Hình 4.15: Sơ đồ khối máy phát của hệ thống phát sóng quảng bá mặt đất sử dụng phương thức điều chế 8-VSB - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 4.15 Sơ đồ khối máy phát của hệ thống phát sóng quảng bá mặt đất sử dụng phương thức điều chế 8-VSB (Trang 82)
Hình 4.16: Sơ đồ khối hệ thống truyền tải MPEG-2 - Giao an Truyen hinh so Hieu chinh-Lan 2.doc
Hình 4.16 Sơ đồ khối hệ thống truyền tải MPEG-2 (Trang 83)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w