Tổng quan về truyền hình và chuẩn MPEG

Tổng quan về truyền hình và chuẩn MPEG

Luận văn tốt nghiệp - 1 - Thiết kế headend SD, HD GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận Chương 1: Tổng quan về truyền hình và chuẩn MPEG 1. Lòch sử truyền hình Truyền hình, hay còn được gọi là báo hình, là một loại phương tiện thông tin đại chúng hiện đại, không thể thiếu của một quốc gia. Nó là một phương tiện hiệu quả nhất trong truyền bá thông tin, phục vụ tốt nhiệm vụ chính trò, kinh tế, xã hội, … của một đòa phương hay một quốc gia, phát triển mạnh mẽ trên quy mô toàn cầu, là loại thông tin đến được nhiều người nhất. Truyền hình là loại hình báo chí truyền tải nội dung chủ yếu bằng hình ảnh sống động và các phương tiện biểu đạt khác như lời nói, chữ viết, hình ảnh, âm thanh, . truyền hình chính là ngành công nghiệp được phát triển trên cơ sở các tiến bộ về công nghệ, thiết bò thu, phát, truyền dẫn, trường quay. 1.1 Quá trình phát triển của truyền hình Truyền hình ra đời trong nửa đầu thế kỷ XX, sau khi có sự ra đời của tivi, các thiết bò truyền dẫn, phát sóng và các tiến bộ về công nghệ. Sau nhiều tiến bộ khác nhau, năm 1923, kỹ sư người Scotland, ông John Logie Baird đã đăng ký phát minh ra chiếc máy có khả năng hiện hình ảnh nhận từ những tín hiệu điện từ mà sau này chúng ta gọi là vô tuyến truyền hình (tivi). Từ khoảng năm 1932, hãng BBC của Anh bắt đầu phát các chương trình truyền hình thường kỳ. Ngày nay, sóng truyền hình có thể đạt tới mọi nơi trên trái đất qua trạm chuyển tiếp, cáp truyền hình, vệ tinh nhân tạo và internet. Các chương trình truyền hình, từ chỗ chỉ phát bản tin thô sơ, đã tiến bộ dần với việc cho ra đời hàng trăm loại hình chương trình như các game show, truyền hình thực tế, phỏng vấn truyền hình, truyền hình theo yêu cầu, . Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật, mà công nghệ truyền hình ngày càng hoàn thiện về mặt kỹ thuật cũng như mặt sản xuất chương trình, từ lúc mới ra đời chỉ là truyền hình analog đen trắng dần phát triển lên truyền hình màu, rồi truyền hình số SDTV (truyền hình độ nét chuẩn) và HDTV (truyền hình độ nét cao). 1.2 Các thế hệ truyền hình Từ lúc ra đời cho đến nay công nghệ truyền hình phát triển một cách vượt bậc giữ một vò trí quan trọng trong các lónh vực như: giải trí, kinh doanh, chính trò, thông tin, … có nhiều cách phân chia các thế hệ truyền hình, nếu dựa vào công nghệ phát hình thì có thể chia ra hai công nghệ truyền hình đó là công nghệ số và analog. Còn nếu dựa vào công nghệ sản xuất tivi thì ta có thể chia thành các loại như công nghệ Luận văn tốt nghiệp - 2 - Thiết kế headend SD, HD GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận CRT, công nghệ LCD, công nghệ Plasma, công nghệ OLED, … còn dựa vào màu sắc của hình ảnh thì phân ra hai loại là truyền hình đen trắng và truyền hình màu, còn dựa vào môi trường truyền thì chia làm hai loại là truyền hình vô tuyến và truyền hình hữu tuyến. Ở đây chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về hai loại công nghệ này. 1.2.1 Truyền hình vô tuyến Truyền hình vô tuyến là công nghệ truyền hình được sử dụng rộng rãi từ lâu và vẫn tồn tại cho đến ngày nay, với ưu điểm là có vùng phủ sóng rộng, có thể phủ sóng một vùng lãnh thổ rộng lớn (tỉnh, thành phố, quốc gia, …) nhờ các trạm trung chuyển. Nó sử dụng sóng điện từ RF để truyền tín hiệu truyền hình (hình ảnh, âm thanh, …) từ đài phát đến máy thu (tivi) nhờ môi trường không khí. Truyền hình vô tuyến được phân ra làm nhiều loại nhưng có hai loại quan trọng nhất được sử dụng rộng rãi là truyền hình mặt đất và truyền hình vệ tinh. Truyền hình vô tuyến chòu nhiều can nhiễu của môi trường và thời tiết như mưa, sấm sét, các vật cản, … a) Truyền hình mặt đất Truyền hình mặt đất được sử dụng để phát sóng trên một vùng lãnh thổ tương đối rộng lớn (một tỉnh, thành phố, một khu vực, một quốc gia), lợi dụng sự phản xạ của tầng điện li đối với sóng RF băng tần VHF và UHF để truyền hính hiệu đi xa. Máy thu (tivi) thu tín hiệu từ các đài phát hay từ các trạm thu phát trung gian nhờ anten thu (chủ yếu là anten yagi). Tần số phát của truyền hình mặt đất chủ yếu sử dụng băng tần VHF có dải tần từ 30 MHz ÷ 300 MHz và băng tần UHF có dải tần từ 300 MHz ÷ 1000 MHz Tín hiệu được điều chế bằng phương pháp điều chế của truyền hình vệ tinh COFDM nhưng phát xuống mặt đất. b) Truyền hình vệ tinh Truyền hình vệ tinh được sử dụng để phát sóng trên vùng lãnh thổ rất rộng lớn (một quốc gia, một châu lục, toàn cầu), lợi dụng sự truyền thẳng của tần số siêu cao tần qua tầng khí quyển để truyền tín hiệu từ mặt đất đến vệ tinh và từ vệ tinh xuống mặt đất sử dụng mode truyền bất đồng bộ (ATM-Asynchronous Transfer Mode). Máy thu (tivi) thu tín hiệu truyền hình trực tiếp từ vệ tinh thông qua anten parabol, tần số thu phát của truyền hình vệ tinh chủ yếu sử dụng băng C có dải tần từ 3 GHz – 4 GHz và băng Ku có dải tần từ 10 GHz – 12 GHz. Tín hiệu được điều chế bằng phương pháp điều chế COFDM. Luận văn tốt nghiệp - 3 - Thiết kế headend SD, HD GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận 1.2.2 Truyền hình hữu tuyến Khác với truyền hình vô tuyến, truyền hình hữu tuyến chủ yếu sử dụng dây cáp để đưa tín hiệu từ đài phát đến máy thu (tivi). Cáp được sử dụng ở đây là cáp quang và cáp đồng trục. Do tín hiệu được truyền trực tiếp từ đài phát đến máy thu thông qua dây cáp nên tín hiệu ít bò ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài. Vì thế tín hiệu thu được tương đối tốt, chất lượng tương đối cao. Tín hiệu số truyền trong cáp chủ yếu sử dụng các mode điều chế QAM (như: 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM, 128-QAM, 256-QAM). Sử dụng mode càng cao thì truyền được nhiều chương trình nhưng dễ ảnh hưởng bởi nhiễu. 2. Quá trình hình thành và phát triển truyền hình cáp Việt Nam 2.1 Quá trình hình thành Với sự phát triển về kinh tế xã hội làm cho cuộc sống người dân đang ngày càng cải thiện và tăng cao. Nhu cầu thụ hưởng các dòch vụ cao cấp cũng tăng theo. Trong đó có nhu cầu về truyền hình – “món ăn tinh thần” không thể thiếu của mọi người dân. Từ cách thức xem truyền hình thụ động, người dân muốn mình chủ động hơn về chương trình truyền hình. Đứng trước những nhu cầu đó truyền hình tương tác ra đời mà đi tiên phong là lónh vực truyền hình cáp. Dòch vụ truyền hình cáp ra đời phục vụ nhu cầu thông tin giải trí ngày càng tăng cao của người dân, mà lónh vực truyền hình thông thường không đáp ứng được (như số lượng kênh nhiều, có kênh nước ngoài, có kênh chuyên biệt, không có quảng cáo, chất lượng chương trình tốt, ổn đònh, …). Dòch vụ truyền hình cáp Việt Nam hình thành từ những năm cuối của thập niên 90 và phát triển mạnh mẽ vào các năm gần đây. Đặc biệt là ở hai thành phố lớn là Hồ Chí Minh và Hà Nội, như trung tâm Dòch vụ Truyền hình cáp của đài Truyền hình Việt Nam VCTV ra đời vào năm 1996 trên cơ sở của trung tâm dòch vụ truyền hình MMDS, hay trung tâm Truyền hình cáp của đài Truyền hình thành phố Hồ Chí Minh HTVC ra đời năm 2003. Từ lúc ra đời truyền hình cáp sử dụng công nghệ analog hiện nay đang dần chuyển sang số và sắp tới là phát chương trình HD. 2.2 Các nhà cung cấp dòch vụ truyền hình cáp hiện nay Hiện nay, ở Việt Nam dòch vụ truyền hình cáp phục vụ chủ yếu ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh và càng ngày được mở rộng ra các vùng lân cận chủ yếu là khu vực đô thò, dân cư đông đúc. Có ba nhà cung cấp dòch vụ truyền hình cáp chính: Luận văn tốt nghiệp - 4 - Thiết kế headend SD, HD GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận  Trung tâm Dòch vụ Truyền hình cáp của đài Truyền hình thành phố Hồ Chí Minh HTVC, hiện phát khoảng 67 kênh truyền hình trong và ngoài nước.  Trung tâm Dòch vụ Truyền hình cáp của đài Truyền hình Việt Nam VCTV, hiện nay phát khoảng 54 kênh truyền hình trong và ngoài nước.  Công ty Truyền hình cáp SaigonTourist SCTV là doanh nghiệp nhà nước liên doanh giữa đài Truyền hình Việt Nam và tổng công ty Du lòch Sài Gòn, hiện nay phát khoảng 72 kênh truyền hình trong và ngoài nước. Dòch vụ truyền hình cáp từ lúc ra đời cho đến nay đã có những bước phát triển không ngừng. Với ưu thế của mình truyền hình cáp sẽ cạnh tranh quyết liệt với các loại truyền hình khác để mở rộng và phát triển thò phần. 2.3 Lợi ích của dòch vụ truyền hình cáp Dòch vụ truyền hình cáp ra đời mang lại bước đột phá mới trong công nghệ truyền hình, làm thay đổi quan niệm về lónh vực truyền hình (truyền hình bây giờ không còn là truyền hình miễn phí mà là truyền hình có thu phí). Truyền hình không đơn thuần là giải trí, xem tin tức như thông thường nữa mà nó còn tích hợp nhiều tính năng khác nữa như: VoD -Video on Deman-truyền hình theo yêu cầu, internet, mua sắm qua mạng, … với chất lượng cực tốt với hai công nghệ là SDTV và HDTV. Dòch vụ truyền hình cáp ra đời giúp chúng ta không còn thấy cảnh trên các mái nhà chứa đầy các anten vừa tốn kém vừa mất mỹ quan và có thể xảy ra nguy hiểm khi gãy ngã anten vào mùa mưa bão. Vừa qua Thủ tướng Chính phủ ra quyết đònh số 22/2009/QĐ-TTg bắt buộc các nhà cung cấp dòch vụ truyền hình cáp đến năm 2015 phải ngầm hoá tất cả các cáp truyền hình của mình, tạo nên mỹ quan cho đô thò và an toàn cho người dân. Dòch truyền hình cáp ra đời năng chất lượng truyền hình lên tầm cao mới. Chất lượng dòch vụ gần như hoàn hảo phục vụ tốt nhiệm vụ chính trò của nhà nước, nhu cầu quảng cáo của doanh nghiệp cũng như nhu cầu giải trí của người dân. Số lượng kênh nhiều, nội dung phong phú, đa dạng, … Dòch vụ truyền hình cáp ra đời đang thành công rực rỡ. Hứa hẹn sẽ tạo ra cuộc chạy đua mới trong công nghệ truyền hình, khiến các nhà cung cấp dòch vụ truyền hình đầu tư, nghiên cứu, khai thác các công nghệ mới như truyền hình di động, IPTV, … tạo ra bước đột phá trong công nghệ truyền hình, tạo nên sự đa dạng về dòch vụ phục vụ thò hiếu ngày càng cao của người dân. Giúp nâng cao đời sống văn hóa, tinh thần cho xã hội. Luận văn tốt nghiệp - 5 - Thiết kế headend SD, HD GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận 3. Giới thiệu về chuẩn MPEG 3.1 Khái quát về các tiêu chuẩn nén Các tổ chức quốc tế đã•tiêu tốn hàng triệu USD để phát triển các tiêu chuẩn nén. Như vậy, có thể thấy các tiêu chuẩn nén là cần thiết. Hiểu một cách đơn giản, tiêu chuẩn nén cũng như ngôn ngữ chính thống của một đất nước. Quốc gia đó có nhiều dân tộc với nhiều ngôn ngữ khác nhau, nhưng để thuận lợi cho giao tiếp cần có một ngôn ngữ chính thống trên toàn lãnh thổ. Như vậy, chìa khoá ở đây là “sự dễ dàng trong giao tiếp”. Chúng ta cần các tiêu chuẩn nén để thuận tiện trao đổi giữa các hệ thống khác nhau. Vậy tại sao cần có nhiều tiêu chuẩn nén? Bởi vì chúng ta có nhiều ứng dụng nên đòi hỏi nhiều tiêu chuẩn khác nhau. Không có bất kỳ một tiêu chuẩn nén nào có thể đáp ứng được tất cả các yêu cầu ứng dụng khác nhau. Các tiêu chuẩn nén gồm hai mức: mức quốc gia và mức quốc tế.  Ở mức quốc gia: Có ANSI (American National Standard Institute), AIIM (Association of Image and Information), tại Canada có tổ chức tiêu chuẩn của Canada (Canadian Standards Association and the Standards Council of Canada).  Ở mức quốc tế: Có ISO (International Standards Organization), IEC (Interna- tional Electrotechnical Commission), ITU (International Telecommunication Union, CCITT) và một số tổ chức khác. Các tiêu chuẩn nén với ứng dụng của chúng được khái quát trong bảng sau đây: Chuẩn Phạm vi ứng dụng CCITT T.4 CCITT T.6 JPEG JBIG CCITT H.261 MPEG - 1 MPEG - 2 MPEG - 4 Fax, ảnh dữ liệu. Fax, ảnh dữ liệu. Ảnh. Fax, ảnh dữ liệu. Điện thoại hình. Ảnh, lưu trữ dữ liệu số (DSM). Ảnh, HDTV, DSM. Truyền thanh thông thường, quảng bá, cảm nhận từ xa. Bảng 1.1: Các tiêu chuẩn nén với các ứng dụng của nó Trong số đó, được sử dụng phổ biến và có phạm vi ứng dụng rộng rãi là MPEG (Moving Pictures Experts Group). MPEG là một chuỗi các chuẩn bao gồm: MPEG-1, MPEG-2 và MPEG-4. Trong đó MPEG-1 là cơ bản. MPEG-2 và MPEG-4 là sự phát triển và mở rộng từ MPEG-1. Luận văn tốt nghiệp - 6 - Thiết kế headend SD, HD GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận Hiệp hội Viễn thông Quốc tế (ITU) và tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế/Uỷ ban Kỹ thuật Điện tử Quốc tế (ISO/IEC) là hai tổ chức phát triển các tiêu chuẩn mã hoá video. Theo ITU, các tiêu chuẩn mã hoá video được coi là các khuyến nghò gọi tắt là chuẩn H.26x (H.261, H.262, và H.264). Với tiêu chuẩn ISO/IEC, chúng được gọi là MPEG-x (như MPEG-1, MPEG-2 và MPEG-4). 3.2 Chuẩn MPEG-2 MPEG-2 là một tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật truyền hình số và kỹ thuật video số. MPEG-2 chia dòng tín hiệu thành hai loại là dòng truyền tải (TS- Transport Stream) và dòng chương trình (PS- Program Stream). MPEG-2 là tiêu chuẩn chung cho việc mã hoá audio và video. MPEG-2 ra đời khắc phục những thiếu sót trong MPEG-1 như: hệ thống nén âm thanh có hiệu quả kém, thiếu tính linh hoạt (có thể chấp nhận được ít hơn các biến thể của loại gói) không hỗ trợ cách quét xen kẻ. MPEG-2 nén tín hiệu video và audio với một dải tốc độ bit từ 1,5 Mbps tới 60 Mbps. Tiêu chuẩn này còn được gọi là chuẩn quốc tế ISO/IEC 13818, là chuẩn nén ảnh động và âm thanh. Nó cung cấp một dải các ứng dụng như: lưu trữ dữ liệu số, truyền hình quảng bá và truyền thông. 3.2.1 Các phần của MPEG-2 Phần 1 - Hệ thống: Mô tả cách đồng bộ, ghép kênh video và audio. Còn được gọi là ITU-T Rec. H.222.0. Phần 2 – Video: Mã hóa, nén tín hiệu video (xen kẻ và liên tục). Còn được gọi là ITU-T Rec. H.262. Phần 3 – audio: Nén, mã hóa các tín hiệu audio. Đa kênh–là phần mở rộng của MPEG-1 audio. Phần 4 : Mô tả các thủ tục để thử nghiệm sự phù hợp. Phần 5 : Mô tả cho các hệ thống phần mềm mô phỏng. Phần 6 : Mở rộng cho các mô tả DSM-CC (lưu trữ kỹ thuật số và kiểm soát). Phần 7 : Advanced Audio Coding (AAC). Phần 8 : Phần mở rộng video 10 bit. Ứng dụng chính là phòng thu video. Phần 8 đã được thu hồi vì thiếu quan tâm bởi tính công nghiệp. Phần 9 : Gia hạn thời gian thực cho các giao diện. Phần 10 : Phù hợp phần mở rộng cho DSM-CC. Phần 11 : Quản lý sở hữu trí tuệ (IPMP). Luận văn tốt nghiệp - 7 - Thiết kế headend SD, HD GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận 3.2.2 Profiles và Levels MPEG - 2 video hỗ trợ rất nhiều ứng dụng từ thiết bò di động để hiệu chỉnh chất lượng cao. Việc đònh chuẩn cho nhiều ứng dụng khó thực hiện và quá tốn kém. Vì vậy MPEG-2 hỗ trợ các ứng dụng khác nhau thông qua đònh nghóa Profiles và Levels. Profiles xác đònh nhóm các tính năng như các thuật toán nén, đònh dạng lấy mẫu tín hiệu màu thành phần, … Levels xác đònh về đònh lượng của: tốc độ bit cực đại, kích thước frame tối đa, … Các bảng dưới đây tóm tắt những quy đònh về các Profiles và Levels. MPEG-2 Levels Ký hiệu Tên Tốc độ frame (Hz) Độ phân giải hàng tối đa Độ phân giải cột tối đa Số mẫu của tín hiệu chói cực đại (=độ rộng x chiều ngang x tốc độ frame) Vmax trong MP (Mbps) LL Low Level 23,976; 24; 25; 29,97; 30 352 288 3.041.280 4 ML Main Level 23,976; 24; 25; 29,97; 30 720 576 10,368,000, ngoại trừ High profile, 14.475.600 của 4:2:0 và 11.059.200 của 4:2:2 15 H-14 High 1440 23,976; 24; 25; 29,97; 30; 50; 59,94; 60 1440 1152 47,001,600, ngoại trừ trong High profile với 4:2:0 là 62.668.800 60 HL High Level 23,976; 24; 25; 29,97; 30; 50; 59,94; 60 1920 1152 62,668,800, ngoài trừ trong High profile với 4:2:0, 83.558.400 80 Bảng 1.2: Các level Luận văn tốt nghiệp - 8 - Thiết kế headend SD, HD GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận MPEG-2 Profiles Ký hiệu Tên Kiểu mã hóa Tỉ lệ lấy mẫu Tỉ lệ khuôn hình Modes scalable SP Simple profile I, P 4:2:0 4:3, hay 16:9 none MP Main profile I, P, B 4:2:0 4:3, hay 16:9 none SNR SNR Scalable profile I, P, B 4:2:0 4:3, hay 16:9 SNR (signal-to- noise ratio) Spatial Spatially Scalable profile I, P, B 4:2:0 4:3, hay16:9 SNR HP High profile I, P, B 4:2:2 hay 4:2:0 4:3, hay 16:9 SNR- or spatial- scalable Bảng 1.3: Các profile 3.2.3 Các ứng dụng của MPEG-2 a) DVD Các đóa DVD sử dụng các tiêu chuẩn MPEG-2/video, phải tuân theo một số quy đònh sau:  •Các độ phân giải: + 720 × 480, 704 × 480, 352 × 480, 352 × 240 pixel (NTSC). + 720 × 576, 704 × 576, 352 × 576, 352 × 288 pixel (PAL).  •Tỉ lệ khuông hình: + 4:3. + 16:9.  Tốc độ frame: + 29,97 frame/s (NTSC). + 25 frame/s (PAL).  •Tốc độ bit của audio, video: + Video đỉnh 9,8 Mbps. Luận văn tốt nghiệp - 9 - Thiết kế headend SD, HD GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận + Tổng số đỉnh 10,08 Mbps. + Tối thiểu 300 Kbps.  •YUV: 4:2:0.  Hộ trợ các phụ đề.  Audio: + Linear Pulse Code Modulation (LPCM): 48 KHz hay 96 KHz; 16 - bit hoặc 24-bit; lên đến sáu kênh (không phải tất cả các kênh có thể ghép được với nhau, mà còn phụ thuộc vào tốc độ bit). + MPEG Layer 2 (MP2): 48 KHz, lên tới 5.1 kênh (bất buộc cho riêng hệ PAL). + Dolby Digital (DD, còn được gọi là AC-3): 48 KHz, 32 - 448 Kbps, lên tới 5,1 kênh. + DTS-Digital Theater Systems (hệ thống nhà hát số): 754 Kbps hoặc 1510 Kbps (không bắt buộc đối với đầu DVD). + NTSC DVD phải chứa ít nhất một LPCM hoặc Dolby Digital âm thanh theo dõi. + PTZ DVD phải chứa ít nhất một lớp 2 MPEG, LPCM, hoặc theo dõi các âm thanh Dolby Digital.  GOP (Group of Pictures): + Header sequence phải được trình bày tại đầu của mỗi nhóm. + Giá trò lớn nhất của frame/GOP: 18 (NTSC), 15 (PAL) tức là 0,6 giây cả hai. b) Chuẩn DVB Ứng dụng cụ thể các quy đònh của MPEG-2 video trong tiêu chuẩn DVB:  Tiêu chuẩn SDTV: + 720, 640, 544, 480 hoặc 352×480 pixel, 24/1,001, 24, 30/1,001 hay 30 khung/s. + 352 × 240 pixel, 24/1,001, 24, 30/1,001 hay 30 khung/s. + 720, 704, 544, 480 hoặc 352 × 576 pixel, 25 khung/s. + 352 × 288 pixel, 25 khung/s.  Tiêu chuẩn HDTV: + 720 x 576 x 50 khung/s quét liên tục (576p50). + 1280 x 720 x 25 hoặc 50 khung/s quét liên tục (720p50). + 1440 hay 1920 x 1080 x 25 khung/s quét liên tục (1080p25). + 1440 hay 1920 x 1080 x 25 khung/s quét xen kẽ (1080i25). + 1920 x 1080 x 50 khung/s quét liên tục (1080p50). Luận văn tốt nghiệp - 10 - Thiết kế headend SD, HD GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận c) Chuẩn ATSC và ISDB-T Các tiêu chuẩn ATSC A/53, được sử dụng tại Mỹ, sử dụng MPEG-2 video MP@ HL, với các quy đònh như sau:  Tốc độ tối đa của dòng video MPEG-2 là 19,4 Mbps cho phát sóng truyền hình, và 38,8 Mbps cho các chế độ “high-data-rate” (ví dụ như: truyền hình cáp).  Số lượng dòng đệm MPEG-2 được yêu cầu ở phía giải mã phải nhỏ hơn hoặc bằng 999.424 byte.  Các dòng phải bao gồm các phép đo thông tin (đường cong gamma, sử dụng các giá trò màu RGB, và các mối quan hệ giữa RGB và YC B C R ).  Video được lấy mẫu 4:2:0 (màu thành bằng 1/2 của luma ngang và bằng 1/2 của luma dọc). Độ phân giải, tỷ lệ khuông hình, và tốc độ frame/ field của video:  1920 × 1080 pixel (16:9), tại 30p, 29,97p, 24p, 23,98p, 30i, hoặc 29,97i.  1280 × 720 pixel (16:9), tại 60p, 59,94p, 30p, 29,97p, 24p, hoặc 23,98p.  704 × 480 pixel (hoặc 4:3 hoặc 16:9), tại 60p, 59,94p, 30p, 29,97p, 24p, 23,98p, 30i, hoặc 29.97i.  640 ×480 pixel (4:3), tại 60p, 59,94p, 30p, 29,97p, 24p, 23,98p, 30i, hoặc 29,97i. 3.3 Tiêu chuẩn MPEG-4 3.3.1 Khái quát về MPEG-4 Kể từ khi mới xuất hiện vào đầu những năm 90, chuẩn MPEG-2 đã hoàn toàn thống lónh thế giới truyền thông. Cũng trong thập kỷ này, chuẩn nén MPEG-2 đã được cải tiến về nhiều mặt. Giờ đây nó có tốc độ bit thấp hơn và việc ứng dụng nó được mở rộng hơn nhờ có các kỹ thuật như đoán chuyển động, tiền xử lý, xử lý đối ngẫu và phân bổ tốc độ bit tùy theo tình huống thông qua ghép kênh. Tuy nhiên, chuẩn nén MPEG-2 cũng không thể được phát triển một cách vô hạn đònh. Thực tế hiện nay cho thấy chuẩn nén này đã đạt đến hết giới hạn ứng dụng của mình trong lónh vực truyền hình và lưu trữ video số. Bên cạnh đó, nhu cầu nén video lại đang ngày một tăng cao kèm theo sự phát triển mạnh mẽ của mạng IP mà tiêu biểu là mạng internet và công nghệ truyền hình HDTV. Khối lượng nội dung mà các công ty truyền thông cũng như các nhà cung cấp dòch vụ thông tin ngày càng lớn, ngoài ra họ còn có thể cung cấp nhiều dòch vụ theo yêu cầu thông qua hệ thống cáp, vệ tinh và các hạ tầng viễn thông đặc biệt là mạng internet. Các tiêu chuẩn mã hoá video ra đời và phát triển với mục tiêu cung cấp các phương tiện cần thiết để tạo ra sự thống nhất giữa các hệ thống được thiết kế bởi [...]... giải mã cần có một chuẩn nén mới để đi tiếp chặng đường mà MPEG- 2 đã bỏ dở Và MPEG- 4 đã ra đời MPEG- 4 là một tập hợp các phương pháp nén audio, video (AV) và dữ liệu kỹ thuật số Nó đã được giới thiệu vào cuối 1998 và còn có tên gọi khác là tiêu chuẩn ISO/IEC 14496, hay H.264 Sử dụng nén AV, dữ liệu cho trang web và lưu trữ đóa CD, voice (điện thoại, videophone) và phát sóng truyền hình MPEG- 4 hấp thụ rất... đây ta tìm hiểu về phần này 3.3.3 Tìm hiểu về MPEG- 4 phần 10 a) Giới thiệu chung Những khuyến nghò của ITU được thiết kế dành cho các ứng dụng video truyền thông thời gian thực như truyền hình hội nghò hay videophone Mặt khác, những tiêu chuẩn MPEG được thiết kế hướng tới mục tiêu lưu trữ video chẳng hạn như trên đóa quang DVD, quảng bá video số trên mạng cáp, đường truyền số DSL, truyền hình vệ tinh... thu được ảnh cần hồi phục 1.3.3 Nén video theo tiêu chuẩn MPEG- 2 a) Tiêu chuẩn nén video MPEG- 2 Tiêu chuẩn MPEG- 2 còn được gọi là ISO/IEC 13818 là sự phát triển tiếp theo của MPEG- 1 ứng dụng cho độ phân giải tiêu chuẩn của truyền hình do CCIR601 qui đònh MPEG 2 gồm 4 phần: Phần 1: Hệ thống (ISO/IEC 13818-1): Xác đònh cấu trúc ghép kênh audio, video và cung cấp đồng bộ thời gian thực Phần 2: Video (ISO/IEC... hóa và giải mã của hệ thống audio lớp 1 và 2 theo tiêu chuẩn (ISO /MPEG) Dữ liệu audio vào 31 Băng lọc (32 băng phụ) Lượng tử hóa tuyến tính 0 31 0 Mã hóa các thông tin phụ Biểu số FFT (1024 điểm) Điều kiển từ xa Mô hình “Tâm lý âm thanh” Đònh dạng dòng bit và mã sữa sai Dữ liệu audio đã mã hóa Dữ liệu phụ Hình 2.2: Sơ đồ khối mạch mã hoá audio lớp 1 và 2 theo chuẩn ISO/IEC 11172-1, 2 Tùy thuộc vào... nhiều các tính năng của MPEG- 1 và MPEG- 2 và các tiêu chuẩn khác có liên quan, bổ sung các tính năng mới (mở rộng) như VRML hỗ trợ cho biểu diễn 3D, đa hợp hướng đối tượng (bao gồm cả audio, video và các đối tượng VRML) Ban đầu, mục tiêu chủ yếu MPEG- 4 là truyền video với tốc độ bit thấp, tuy nhiên sau đó phạm vi của nó đã được mở rộng hơn nữa của một tiêu chuẩn mã hóa đa phương tiện MPEG- 4 sử dụng hiệu... Để thực hiện điều này, lớp ảnh (Picture layer) của dòng dữ liệu MPEG có thông tin về số thứ tự ảnh để trợ giúp hiển thò Thứ tự khung góc Thứ tự hiển thò Thứ tự truyền dẫn F1 F2 I1 I1 F3 B2 P4 B3 B2 F4 F5 P4 B3 B5 P7 F6 B6 B5 F7 F8 P7 B8 B6 I10 F9 B9 B8 F10 I10 B9 Hình 2.10: Thứ tự truyền dẫn và thứ tự hiển thò ảnh c) Tiêu chuẩn MPEG- 1 MPEG- 1 có phạm vi ứng dụng rộng rãi cho dạng thức CSIF (Common Source... rộng rãi trong các ứng dụng di động và truyền hình hội nghò Nó tương ứng với các tính năng của các nhóm Baseline, Main, và High Profiles + Baseline Profile (BP): Chủ yếu cho các ứng dụng giá rẻ với tài nguyên điện toán hạn chế, Profile này sẽ được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng di động và truyền hình hội nghò + Main Profile (MP): Ban đầu nó được sử dụng cho truyền hình quảng bá Profile này thật sự... có thể khai thác sự tương quan giữa các symbol và từ đó sử dụng sự tương quan bit và thuật toán mã hoá Cơ chế này có thể giúp tiết kiệm thêm một lượng bit vào khoảng hơn 5% f) Kết luận MPEG- 4 AVC đánh dấu một bước ngoặt trong lónh vực nén video, áp dụng các kỹ thuật tiên tiến nhằm mục đích sử dụng băng thông hiệu quả hơn và đem lại chất lượng ảnh cao hơn Với các kỹ thuật này, MPEG- 4 AVC có thể giảm tốc... của nén dữ liệu là tối thiểu hóa khả năng lưu trữ và truyền dẫn phát sóng thông tin (ghép nhiều thông tin vào một dòng truyền) Hệ thống nén tín hiệu bao gồm các bộ mã hóa số và các bộ ghép kênh, các bộ giải mã có nhiệm vụ chuyển tín hiệu analog sang số có nén và xáo trộn thành một dòng audio-video và dữ liệu khác dưới dạng số có nén Mã hóa số cho phép truyền dẫn phát sóng nhiều chương trình audio-video... cần truyền giảm xuống 200 Kbps và thậm chí thấp hơn đối với âm thanh stereo Sau đây là sơ đồ hệ thống audio trong truyền hình số GVHD: ThS Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận Luận văn tốt nghiệp - 24 - Thiết kế headend SD, HD Dòng ES Dòng PES RF Dòng PES Audio vào Mã hóa audio Đóng gói Đóng gói Inner Interleaver Audio ra Giải mã audio Giải điều chế RF Mở gói PES Hình 2.1: Hệ thống audio trong truyền hình