Số hóa tín hiệu và kỹ thuật nén ảnh số ứng dụng trong truyền hình số

trờng đại học bách khoa Hà Nội khoa điện tử viễn thông ====== ====== đồ án tốt nghiệp đề tài Số hóatín hiệu kỹ thuật nén ảnh số ứng dụng truyền hình số Giáo viên hớng dẫn : Hà Thanh Bình Sinh viên thực : Trần Thế Trung Lớp : ĐT2 - CĐ K48 Hà Nội 06/2006 Bộ Giáo dục Đào tạo Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Độc lập - Tự - Hạnh phúc *** - *** - nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp Họ tên: Ngành học: Đầu đề thiết kế Các số liệu ban đầu Nội dung phần thuyết minh tính toán Các vẽ đồ thị (ghi rõ loại vẽ, kích thớc vẽ) Cán hộ hớng dẫn Phần Họ tên cán Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày phải hoàn thành: Ngày tháng năm 2005 Ngày tháng năm 2005 Chủ nhiệm khoa Cán hớng dẫn thiết kế (Ký tên ghi rõ họ tên) (Ký tên ghi rõ họ tên) Ngày tháng năm 2005 Ngày tháng năm 2005 Đánh giá kết học sinh hình thành Điểm thiết kế: (và nộp toàn thiết kế cho khoa) Điểm bảo vệ: (Ký tên ghi rõ họ tên) Điểm tổng hợp: Ngày tháng năm 2005 Chủ tịch hội đồng (Ký tên ghi rõ họ tên) Mục lục Chơng I Tổng quan truyền hình 1.1 Hệ thống truyền hình 1.1.1 Nguyên lý quét 1.1.2 Hình dạng tín hiệu hình 1.1.3 Phổ tín hiệu hình 1.2 Truyền hình màu 1.2.1 Lý thuyết màu 1.2.2 Phơng pháp trộn màu 1.2.3 Đồ thị đo màu x, y 1.2.4 Méo gamma 1.2.5 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu 1.2.6 Tín hiệu truyền hình màu 1.2.7 Bộ lập mã màu giải mã màu 1.2.8 Đo kiểm tra tín hiệu truyền hình màu 1.3 Các hệ truyền hình màu 1.3.1 Hệ truyền hình màu NTSC 1.3.2 Hệ truyền hình màu PAL 1.3.3 Hệ truyền hình màu SECAM 1.4 Hệ thống phát hình 1.4.1 Kênh truyền hình 1.4.2 Mạng lới truyền hình 1.4.3 Máy phát hình 1.4.4 Anten phát hình 1.5 Máy thu hình 1.5.1 Sơ đồ khối máy thu hình màu 1.5.2 Các tiêu kỹ thuật máy thu hình 1.5.3 ống thu hình màu Chơng II Tổng quan truyền hình số 2.1 Hệ thống truyền hình số 2.2.Đặc điểm truyền hình số 2.3 ảnh số 2.4 Các phơng pháp biến đổi tín hiệu video 2.4.1 Tiến hành video số tổng hợp 2.4.2 Tín hiệu video số thành phần 2.5 Chuyển đổi tơng tự - số số - tơng tự 2.5.1 Các tham số 2.5.2 Nguyên tắc làm việc bọ chuyển đổi tơng tự - số 2.5.3 Các phơng pháp chuyển đổi tơng tự - số 2.5.4 Các phơng pháp chuyển đổi số - tơng tự 2.6 Camera truyền hình 2.7 Tơng lai công nghiệp truyền hình Chơng III: Số hóa tín hiệu video 3.1 Lịch sử phát triển 3.2 Thiết bị hộp đen video số 3.3 Lấy mẫu tín hiệu video số 3.3.1 Lấy mẫu 3.3.2 Cấu trúc lấy mẫu 3.4 Lợng tử hóa 3.5 Mã hóa 3.6 Chuyển đổi D/A 3.7 Tiêu chuẩn số hóa tín hiệu video màu tổng hợp 3.7.1 Lấy mẫu tín hiệu video màu tổng hợp 3.7.2 Tiêu chuẩn 4fSC NTSC 3.7.3 Tiêu chuẩn 4fSC PAL 3.7.4 Các thông số tín hiệu kiểm tra 3.7.5 Phân phối tín hiệu số 4fSC dùng bit song song 3.8 Tiêu chuẩn lấy mẫu tín hiệu video thành phần 3.8.1 Tiêu chuẩn lấy mẫu 3.8.2 Lấy mẫu tín hiệu video thành phần 3.83 Thang lợng tử mức lợng tử 3.8.4 Cấu trúc lấy mẫu 3.8.5 Ghép dòng số liệu phân chia theo thời gian 3.8.6 Tín hiệu chuẩn thời gian 3.8.7 Dữ liệu phụ 3.9 CCIR 601 - tiêu chuẩn truyền hình số 3.10 Tín hiệu audio số 3.10.1 Tổng quát 3.10.2 Biểu diễn tín hiệu 3.10.3 Mã hóa kênh truyền 3.10.4 Ghép dòng tín hiệu audio số Chơng IV: Kỹ thuật nén video số 4.1 Khái niệm nén tốc độ dòng bit 4.1.1 Tổng quát 4.1.2 Mô hình nén 4.1.3 Thông tin d thừa tín hiệu video 4.2 Lý thuyết thông tin - entropy 4.3 Các phơng pháp nén video 4.3.1 Nén không thông tin 4.3.2 Nén thông tin 4.4 Các mã dùng kỹ thuật nén 4.4.1 Mã RLC 4.4.2 Mã hóa Shannon - Fano 4.4.3 Mã Huffman 4.4.4 Phơng pháp mã dự đoán 4.4.5 Phơng pháp mã chuyển vị - Transform coding 4.5 Nén ảnh 4.5.1 Nguyên lý 4.5.3 Tiền xử lý 4.5.3 Quá trình biến đổi Cosin rời rạc 4.5.4 Lợng tử hóa khối DCT 4.5.5 Mã hóa entropy 4.5.6 Bộ nhớ đệm 4.5.7 Giải mã DCT 4.6 Kỹ thuật nén liên ảnh (Inter Franme Compression) 4.6.1 Mô hình 4.6.2 Kỹ thuật dự đoán bù chuyển động 4.6.3 ảnh dự đoán trớc 4.6.4 ảnh dự đoán hai chiều 4.7 Ccác tiêu chuẩn nén 4.7.1 Tiêu chuẩn nén JPEG 4.7.2 Tiêu chuẩn nén MPEG 4.7.3 Tiêu chuẩn nén MPEG - 4.8 Kỹ thuật nén audio 4.8.1 Phơng pháp nén không thông tin 4.8.2 Phơng pháp nén có thông tin 4.8.3 Tiêu chuẩn nén audio MPEG-1 4.8.4 Tiêu chuẩn nén audio MPEG-2 Chơng V: Truyền dẫn truyền hình số 5.1 Hệ thống ghép kênh truyền tải MPEG -2 5.1.1 Hệ thống ghép kênh phân kênh MPEG - 5.1.2 Cấu trúc sở dòng ES 5.1.3 Dòng sở đóng gói PES 5.1.4 Ghép kênh dòng chơng trình (Program Stream MUX) 5.1.5 Ghép kênh dòng truyền tải (Transport Stream MUX) 5.2 Kỹ thuật điều chế giải điều chế 5.2.1 Giới thiệu 5.2.2 Phơng pháp điều chế M - PSK 5.2.3 Điều chế QPSK (4 - PSK) 5.2.4 Điều chế M - QAM 87 5.3 Các phơng thức truyền dẫn tín hiệu truyền hình số 5.3.1 Truyền hình cáp 5.3.2 Truyền hình số mặt đất 5.3.3 Truyền hình số qua vệ tinh Lời mở đầu Chơng trình truyền hình ngày giữ vai trò, thiếu đời sống xã hội Sự phát triển khoa học kỹ thuật trải qua nhiều bớc chuyển biến lớn Hệ thống truyền hình thay đổi theo giai đoạn phát triển Trong năm gần công nghệ truyền hình chuyển sang bớc ngoặt Quá trình chuyển đổi từ công nghệ Analog sang Digital Quá trình cách mạng, làm thay đổi cách suy nghĩa, cách tiếp xúc, phơng thức sản xuất chơng trình truyền hình, nâng cấp chất lợng tín hiệu, tính linh họat khả hội nhập vào môi trờng thông tin chung Việt Nam công nghệ số xâm nhập vào công đoạn truyền hình Trong tơng lai không xa, giới nói chung Việt Nam nói riêng tới hệ thống truyền hình hoàn toàn kỹ thuật số tất yếu Để hiểu sâu lĩnh vực này, em chọn đề tài "Số hóa tín hiệu kỹ thuật nén ảnh số ứng dụng truyền hình số" làm để bảo vệ tốt nghiệp Qua thời gian thực tập làm đồ án, đặc biệt đợc hớng dẫn nhiệt tình thầy giáo Hà Thanh Bình thầy cô, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên thời gian ngắn, hiểu biết hạn chế, đồ án dừng lại khái niệm chắn không tránh khỏi sai sót Kinh mong nhận đợc bảo, góp ý chân thành thầy cô giáo Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2006 Sinh viên Trần Thế Trung Chơng I Tổng quan truyền hình 1.1 Hệ thống truyền hình Truyền hình hệ thống biến đổi hình ảnh âm kèm theo thành tín hiệu điện, truyền đến máy thu, nơi thực biến đổi tín hiệu thành dạng ban đầu hiển thị lên hình dới dạng hình ảnh Truyền hình dựa đặc điểm cảm nhận ánh sáng mắt ngời độ chói màu vật để truyền thông tin cần thiết Độ chói màu vật phụ thuộc vật phụ thuộc vào cờng độ thành phần phổ tia sáng Trong hệ thống truyền hình, tín hiệu, mang tin tức hình ảnh gọi tín hiệu video, tín hiệu mang tin tức âm gọi tín hiệu audio Các trình chuyển đổi tín hiệu - ảnh hay ảnh - tín hiệu phải đồng đồng pha với đáp ứng đợc phân tích ảnh phía phát khôi phục ảnh phía thu Sự đồng đợc thực tạo xung đồng 1.1.1 Nguyên lý quét a Phơng pháp quét liên tục Trong truyền hình, ảnh đợc chia thành nhiều phần tử nhỏ gọi điểm ảnh, điểm ảnh đợc đặc trng độ chối trung bình màu Hình ảnh quang học đợc thực lợt quét gồm dòng quét theo chiều ngang từ trái qua phải từ xuống dới Điểm ảnh Điểm bắt đầu A B Z Hình 1.1 Phơng pháp quét liên tục a Cấu trúc gói truyền tải Kích thớc gói truyền tải cố định 188 bytes, chia thành liệu bắt đầu (header) liệu có ích (Payload) Dữ liệu bắt đầu có độ dài tối thiểu 4bytes có câu trúc sau: Sync byte: Byte đồng đợc phân biệt bời giải mã Transport Enor Indication (1 bit) Bit dùng để báo hiệu có lỗi gói xảy đờng truyền tỉ lệ sai nhầm bit (BER) vợt giới hạn cho phép Backet Identification (PID): Mã 13 bit đợc sử dụng để phân biệt loại gói khác Các dòng bit sở đóng gói DES dòng bit điều khiển đợc nhận biết PIDs chúng giá trị đầu mành Continuity counter: Mã bit đợc gia tăng trị số mạch mã hoá có gói đợc truyền Sử dụng mã để xác định có liệu bị lặp lại b Hệ thống ghép dòng truyền tải Đây trình ghép dòng truyền tải khác Trong trình cộng, dòng bit truyền tải tơng ứng với việc cộng chơng trình riêng biệt dòng bit điều khiển cấp hệ thống, đợc định nghĩa với PID - Dòng bit mang thông tin tổ chức chơng trình, xếp tỉ số nhận biết chơng trình Tại bên thu, dòng bit sở cần tách kênh để trích hai bảng tổ chức chơng trình bảng ánh xạ chơng trình c Đặc điểm dòng truyền tải MPEG-2 Dòng truyền tải MPEG - với độ dài TS cố định, có số u điểm nôi bật sau: Cấp phát dung lợng động: Các gói TS với độ dài cố định tạo khả linh hoạt việc cấp phát dung lợng kênh số liệu video, audio nh số liệu phụ Mỗi gói TS đợc nhận dạng số PID có TS Header Khả co dãn: Một kênh có dải thông rộng đợc khai thác tối đa cách sử dụng nhiều dòng sơ cấp ES đầu vào ghép kênh, ghép kênh thêm dòng ES vào dòng bit ban đầu kênh ghép thứ hai Tính chất nầy có giá trị phân phối mạng nh cung cấp khả liên vận hành Khả liên vận hành thể hai điểm - Dòng truyền tải MPEG-2 đợc truyền tất hệ thống thông tin - Hệ thống MPEG-2 truyền dòng bit đợc tạo hệ thống thông tin khác Khả mở rộng: Cấu trúc dòng truyền tải cho phép mở rộng đợc khả phục vụ tơng lai Có thể ghép thêm dòng bit sở mà không cần sửa đôi phần cứng phía phát, cần ghép PID Khả chống lỗi đồng bộ: Các gói TS có độ dài không đổi tạo tảng cho việc kiểm soát lỗi gây đờng truyền việc khôi phục lại đồng Thiết bị thu rẻ tiền: Chế tạo giải mã hệ thống đơn giản 5.2 Kĩ thuật điều chế giải điều chế 5.2.1 Giới thiệu Khi phát luồng số kênh vô tuyến, tín hiệu băng gốc số phải đợc biến đổi thành tín hiệu băng tần vô tuyến, trình gọi điều chế Quá trình tái tạo lại tín hiệu số từ tín hiệu băng tần vô tuyến gọi dải điều chế Quá trình điều chế bao gồm việc khoá chuyển biên độ, tần số hai pha sóng mang tần, ba phơng pháp điều chế để truyền dẫn số điều biên, điều tẩn điều pha Nếu cần truyền dòng số điều chế biên độ cao thấp, theo dòng tín hiệu cao thấp, theo dòng tín hiệu xung có - không ta chứng kiến có dịch chuyển biên độ sóng cao tần lúc cao, lúc thấp theo tín hiệu số cần truyền gọi ook Nếu dòng xung có - không phơng pháp diều tần lúc ta thấy tần số sóng cao tần lúc cao lúc thấp tuỳ thuộc vào biên độ dòng xung Nếu truyền xung có, không phơng pháp điều chế pha pha sóng cao tân có dịch chuyển Mỗi phơng pháp điều chế có u điểm riêng Việc lựa chọn phụ thuộc vào tiềm thông tin, công suất phát độ rộng kênh Việc lựa chọn phải đảm bảo: - Tốc độ số liệu cực đại - Xác suất lỗi cực tiểu - Công suất phát cực tiểu - Độ rộng kênh cực tiểu - Khả chống nhiễu cực đại - Mức độ phức tạp cực tiểu Trong kỹ thuật truyền hình số, việc sử dụng điều chế khoá chuyển pha khoá chuyển biên kết dụng đợc gọi điều chế cầu phơng hay biên độ vuông góc (QAM) 5.2.2 Phơng pháp điều chế M - PSK M-PSK phơng pháp điều chế tín hiệu số Thông tin đợc truyền tải dới dạng biểu trng (Symbol) Mỗi symbol mang thông tin 2, nhiều bit đợc truyền lệch pha Số lợng bit, độ lệch pha phụ thuộc vào giá trị M Nếu truyền dẫn M tín hiệu số riêng biệt qua kênh hạn chế đơn biên, phơng pháp điều chế thay đổi pha sóng mang theo M bậc gián.đoạn Với M tín hiệu số khác biệt đến từ M nguồn khác biệt, ta có lốc độ bit thấp mà độ rộng băng giữ nguyên Si(t) Acos(SCt + 2i/M + ) M = 2n đó: A biên độ tín hiệu SC = 2fCS với fSC tần số sóng mang M số symbol đợc truyền chu kỳ bit N số nguyên dơng sổ bit ímg với biểu trng i = 0, M-l S(t) tín hiệu số sau điều chế 5.2.3 Điều chế QPSK (4 - PSK) Điều chế khoá dịch pha cầu phơng QPSK - Quadrature Phase Shift Keying ứng với trờng hợp M - Ta có phơng trình: Si(t) = Acos(SC+ 2i/4 + ) Bộ điều chế QPSK có sóng mang dịch pha 900 Đối với trờng hợp = 0, dạng sóng có khả năng, dạng sóng đợc truyền khoảng TS đợc biểu diễn nh sau: S0(t) = Acos0t S1(t) = Asin0t S2(t) = Acos0t S3(t) = Asin0t với < t < TS 5.2.4 Điều chế M - QAM hệ thống M-PSK, thành phần đồng pha vuông góc đợc kết hợp với đợc tín hiệu tông hợp có đờng bao không đổi Nếu loại bỏ điều thành phần đồng pha pha vuông góc độc lập với nhau, ta đợc sơ đồ điều chế gọi điều chế biên độ vuông góc (cầu phơng) M trạng thái (M - QAM) Trong phơng thức điều chế M-QAM, sóng mang bị điều chế pha biên độ Chùm tín hiệu M - QAM bao gồm mạng điểm tin hình chữ nhật Với trờng hợp M - 16 (16-QAM), dạng sở chùm tín hiệu dạng tín hiệu ASK có L trạng thái với L = Tổng quát tín hiệu điều chế 16-QAM cho phép truyền M - L2 ký hiệu độc lập nh độ rộng băng tần kênh cần thiết cho sơ đồ điều chế ASK M trạng thái Dạng tổng quát QAM - M đợc xác định tín hiệu phát i(t) = - 2E 2E b i Sin c t + b i Cos c t T T đó: E0 lợng tín hiệu có biên độ thấp ai, bi cặp số nguyên độc lập đợc chọn tuỳ ý theo vị trí điểm tin T - 2Tb thời gian ký hiệu Tín hiệu Si(t) gồm hai thành phần sóng mang có pha vuông góc đợc điều chế tập hợp tín hiệu rời rạc có tên "điều chế có biên độ vuông góc" Phân tích Si thành hai hàm sở: ( t) = Sin c t T Với t T ( t) = Cos c t T Với t T Khi tín hiệu nhị phân số đến điều chế, nh với QPSK, đợc rẽ thành hai luồng bit riêng biệt có nửa tốc độ bit rb /2 tốc độ luồng bit số liệu đến rb nhờ biến đổi nối tiếp song song Bộ biến đổi nối tiếp - song song làm biến đổi tín hiệu nhị phân (trong hệ thống thực tế mã AMI hay HDB3) từ mã AMI hay HDB3 thành digit hai cực "không trở không" NRZ, thực giả ngẫu nhiên luồng bit vào nh thêm bit mào đầu để mang thông tin khung, bit kiểm tra chẵn lẻ Hình 5.4 So đồ khối điều chế M - QAM Việc giải mã kênh sở đợc thực đầu mạch định, mạch đợc thiết kế để so sánh tín hiệu L mức với L - ngỡng định Sau hai chuỗi số số hai đợc tách kết hợp với biến đổi song song vào nối tiếp để khôi phục lại chuỗi tín hiệu ban đầu Khi M tăng, khác PSK QAM M trạng thái đáng kể Vấn đê thiết kế tín hiệu tính toán bao hàm nhiều yếu tố nh giảm độ rộng băng tần, tăng công suất, độ phức tạp thích ứng kênh sử dụng 5.3 Các phơng thức truyền dẫn tín hiệu truyền hình số Có ba phơng pháp để truyền dẫn tín hiệu truyền hình số là: Truyền qua cáp quang Truyền qua vệ tinh Truyền qua mặt đất 5.3.1 Truyền hình cáp Hệ thống truyền hình cáp (CATV - Community Antenna Television) xuất vào năm cuối thập niên 40 Thuật ngữ CATV đợc dùng để chung cho hệ thống truyền hình cáp vô tuyến hữu tuyến Truyền hình cáp sử dụng kênh truyền nằm phạm vi dải thông cận dới băng VHF Các kênh đợc chia thành băng VHP thấp, VHF giữa, VHF cao siêu băng (Super banh) Truyền hình cáp vô tuyến MMDS (Multiprogram Multipoint Distribution Syslem) sử dụng môi trờng truyền sóng sóng viba dải tần 900 MHz Việc triển khai mạng MMDS đơn giản dùng anten nhng có nhợc điểm sau: Hạn chế vùng phú sóng: MMDS đòi hỏi anten thu anten phát phải nhìn thấy vật cản đờng truyền Chịu ảnh hởng mạnh nhiễu công nghiệp Chịu ảnh hởng thời tiết: suy hao lớn không gian thời tiết xấu, dẫn đến giảm mạnh chất lợng tín hiệu hình ảnh nơi thu Yêu cầu dải tần số vô tuyến lớn: Mỗi kênh truyền hình cần dải tần MHz Nếu muốn cung cấp 13 kênh truyền hình cần dải thông 104 MHz Đây dải tần vô tuyến lớn Gây can nhiễu cho đài vô tuyến khác Khó khăn việc cung cấp dịch vụ truyền hình số Không thể cung cấp dịch vụ hai chiều Truyền hình cáp hữu tuyến hệ thống mà tín hiệu truyền hình đợc dẫn thẳng từ trung tâm chơng trình đến hộ dân sợi cáp (đồng trục, cáp quang, cáp xoắn) Về góc độ kỹ thuật, truyền hình cáp hữu tuyến có u điểm vợt trội so với hệ thống truyền hình khác nh: chịu ảnh hởng nhiễu công nghiệp: Các sợi cáp có khả chống nhiễu cao nhiều lần so với tín hiệu vô tuyến, đảm bảo chất lợng cho tín hiệu Không chiếm dụng phổ tần số vô tuyến: Do mạng thông tin hữu tuyến riêng biệt Không gây can nhiễu cho trạm phát sóng nghiệp vụ khác Có khả cung cấp tốt dịch vụ truyền hình số dịch vụ hai chiều khác Ưu điểm truyền hình cáp sử dụng kênh kề để truyền tín hiệu tất phạm vi mà không xuất hiện tợng nhiễu đồng kênh Tuy nhiên tín hiệu phải đợc điều khiển độ tuyến tính cao để tránh tợng điều chế lơng hỗ Cáp quang đợc ứng đụng rộng rãi công nghiệp truyền thông Môi trờng truyền cáp quang xạ hồng ngoại với thành phần điện từ có tần số cực cao u điểm hệ thống cáp quang độ rộng dải thông lớn Tín hiệu số phù hợp với đờng truyền dẫn quang truyền khoảng cách xa với trạm bù, dùng phơng pháp điều xung mã PCM để điều chế nguồn tín hiệu có tốc độ bít cao Độ suy hao thấp, thời gian trễ thấp Để truyền tín hiệu video số cáp quang phải sử dụng mã kênh truyền Tín hiệu video sau đợc biến đổi sang dạng số đợc mã hoá mã sơ cấp Việc sử dụng mã kênh truyền khắc phục đợc nhợc điểm Hạn chế thành phần chiều thành phần tần số thấp để đấu nốii tín hiệu từ mạch sang mạch khác biến áp qua tụ Thuận lợi cho việc tái tạo xung nhịp đầu thu Phát lỗi 5.3.2 Truyền hình số mặt đất Nhợc điểm phơng thức truyền hình số mặt đất là: Kênh bị giảm chất lợng tợng phản xạ nhiều đờng Giá trị tạp ngời tạo cao Do phân bố tần số dày phổ tần truyền hình, giao thoa truyền hình số truyền hình tơng tự vấn đề cần phải xem xét Sự đời chuẩn truyền hình số mặt đất nh DVB - T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial) Châu âu ASTC (Advanced Television Systems Committee) Mỹ khắc phục phần lớn điểm bất lợi truyền hình số mặt đất so với truyền hình vệ tinh cáp Truyền hình số mặt đất có hiệu sử dụng phổ tần cao chất lợng tốt so với phát sóng tơng tự Trên dải lần kênh truyền số phát chơng trình truyền hình độ phân tích cao HDTV nhiều chơng trình có độ phân tích truyền hình thấp Phạm vi phủ sóng rộng, chất lợng ổn định, khắc phục đợc vấn đề nh hình có bóng, tạp nhiễu tạp âm Dung lợng chứa âm lớn Có thể chuyên đổi từ phát chơng trình có hình ảnh âm chất lợng cao DHVT sang nhiều chơng trình chất lợng thấp ngợc lại Cấu trúc hệ thống phát sóng truyền hình số mặt đất DTTB gồm: Biến đổi tín hiệu audio, video thành liệu số Mã hoá nguồn liệu số, thực nén số tỉ số nén khác Gói đa hợp video, audio liệu phụ vào dòng liệu, dòng truyền tải MPEG - Điều chế tín hiệu phát dòng liệu.Quá trình bao gồm mã hoá truyền dẫn, mã hoá kênh kỹ thuật hạ thấp xác suất lỗi, chống lại suy giảm chất lợng fading, tạp nhiễu Thu: mở gói, giải mã, hiển thị đa tiếng máy thu 5.3.3 Truyền hình số qua vệ tinh Ưu điểm hệ thống truyền hình qua vệ tinh: Một đờng truyền vệ tinh truyền tín hiệu với khoảng cách Đờng truyền vệ tinh không bị ảnh hởng điều kiện địa hình, địa vật Thiết lập đờng truyền qua vệ tinh đợc thực thời gian ngắn Với vệ tinh đặt vô số trạm thu mặt đất Ngoài truyền hình vệ tinh có khả phân phối chơng trình với hệ thống liên kết khác Trong truyền hình vệ tinh, số kênh vệ tinh đợc thiết lập dành cho chơng trình truyền hình đợc ý Các kênh đợc lựa chọn để phát chơng trình cố định ngày hay chơng trình dịch vụ Thông tin vệ tinh đợc chia làm bốn loại: thông lin toàn cầu, thông tin trung khu vực, thông tin phạm vi quốc gia thông tin địa phơng Trong thông tin vệ tinh toàn cầu, hệ thống thờng dùng băng C để truyền tải với ba vệ tinh vị trí khác Cũng có băng C đáp ứng đợc yêu cầu phủ sóng diện rộng Trong phạm vi khu vực lớn sử dụng vệ tinh băng tần C Vệ tinh băng tần K đợc sử dụng phạm vi quốc gia cho truyền hình DBS Hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm hai phận chính: vệ tinh nhân tạo hệ thống thông tin Vệ tinh chứa hệ thống cung cấp lợng nh trì vệ tinh quỹ đạo Hệ thống thông tin có thành phần nh antenna, thu, chuyển đổi Những từ viết tắt ATSC Advanced Television System Committee Uỷ ban hệ thống truyền hình (của Mỹ) C/N Carrier - to - Noiseratio Tỷ số sóng mang tạp âm CCIR Consultative Committee on Intemational Telegraph and Telephon Uỷ ban t vấn điện thoại điện báo quốc tế COFDM Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép đa tần trực giao có mã D/A Digital - to - Analogue converter Chuyển đổi số - tơng tự DCT Discrete Cosine Tranform Chuyên đổi cosin rời rạc DFT Discrete Fourier Tranform Chuyển đổi Fourier rời rạc DPCM Differential Pulse Code Modulation Chuyển đổi xung mã vi sai DQPSK Differential Quadratue Phase Shift Keying Khoá dịch vi sai bốn mức DTTB Digital Terestnal Television Broadcasting Truyền dẫn truyền hình số mặt đất DTV Digital Television Truyền hình số DVB Digital Video Broadcasting Truyền dẫn truyền hình số DVB-C DVB - Cable Truyền dẫn truyền hình số qua cáp DVB-S DVB - Satellite Truyền dẫn truyền hình số qua vệ tinh DVB-T DVB - Ten estrial Truyền dẫn truyền hình số mặt đất EBU The European Broadcasting Union Uỷ ban phát truyền hình Châu âu FDM Frequency Division Multiplex Ghép kênh phân chia tần số FFT Fast Fourier Transform Chuyển đổi Fourier nhanh HDTV High Definition Television Truyền hình phân giải cao HL High Level Mức cao (dùng MPEG - 2) HP Hig Priority bit stream Dòng bit u tiên cao (dùng điều chế phân cấp) I In - phase Đồng pha (dùng QAM) LCI Inter Camer Interference LDFT Inverse DFT DFT ngợc IFT Inverse FFT FFT ngợc ISI Inner Symbol Interference Nhiễu Symbol ISDB Intergeted Services Digital Broadcasting - ten estrial Hệ thống truyền hình số mặt đất sử dụng mạng đa dịch vụ (của Nhật) ISO Intemational Standard Organisation Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ITU Intemational Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế JPEG Joint Photographic Experts Group Nhóm chuyên gia nghiên cứu tiêu chuẩn ảnh MB Macro Block Khối macro (dùng MPEG - 2) ML Main Level (dùng MPEG - 2) MP Main Profile (dùng MPEG - 2) - MPEG Moving Pictures Experts Group Nhóm chuyên gia nghiên cứu tiêu chuẩn hình ảnh động MUX Multiplex Ghép kênh OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép đa tần trực giao PAL Phase Altemating Linh Hệ truyền hình màu PAL (pha thay đổi theo dòng quét) PRBS Pseudo - Ram don Binary Sequee Chuỗi giả ngẫu nhiên nhị phân Q Quadrature phase Vuông pha (dùng QAM) QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khoá dịch pha vuông góc RF Radio Frequency Cao tần RS Reed - Solomon SDTV Standard Definition Television Truyền hình phân giải chuẩn SFN Single Frequency Network Mạng đơn tân số SNR Signal Noise Ratio Tỉ số tín nạp TDM Time Division Multiplex Ghép kênh chia thời gian TMCC Transmission and Multiplexing Configuration Control Điều khiển cấu hình ghép truyền dẫn T Transport Stream Luồng truyền tải UHF Ultra - High Frequency VHF Very - High Frequency VSB Vertigial Side Band Biên tần cụt Tài liệu tham khảo Truyền hình số Đỗ Hoàng Tiến - Vũ Đức Lý Truyền hình số Ngô Thái Trị Truyền hình số HDTV Nguyễn Kim Sách Các hệ màu Nguyễn Tiến Kỹ thuật truyền hình Nguyễn Truyền Hình Đo lờng truyền hình số Ngô Thái Trị Thông tin khoa học truyền hình Đài truyền hình Việt Nam [...]... thống truyền hình số Đầu vào của thiết bị truyền hình số sẽ tiếp nhận tín hiệu truyền hình tơng tự Trong thiết bị mã hóa (biến đổi A/B), tín hiệu hình sẽ đợc biến đổi thành tín hiệu truyền hình số, các tham số và đặc trng của tín hiệu này đợc hệ thống truyền hình lựa chọn Tín hiệu truyền hình số đợc đa đến thiết bị phát, sau đó qua kênh thông tin và lại đợc đa tới thiết bị thu Tại thiết bị thu, tín hiệu. .. mã tín hiệu truyền hình thực hiện biến đổi truyền hình số thành tín hiệu truyền hình tơng tự Hệ thống truyền hình số sẽ trực tiếp xác định cấu trúc mã hóa và giải mã tín hiệu truyền hình Truyền hình số là một ngành công nghiệp phát triển rất nhanh trong thập kỷ qua 20, nó đợc thừa hởng những kỹ thuật tiên tiến từ nhiều lĩnh vực khác nhau Kỹ thuật số là một ngoại lệ 2.2 Đặc điểm của truyền hình số Yêu... lớn và sử dụng 3 kênh truyền tín hiệu Tín hiệu video tổng hợp đợc sử dụng trong kênh truyền thông đại chúng, phát triển dựa trên cơ sở tơng hợp với hệ truyền hình đen trắng Với loại tín hiệu này, tất cả các thông tin về tính màu của cảnh vật đợc xử lý, lu trữ và truyền dẫn dới một tín hiệu duy nhất, chỉ sử dụng một kênh truyền d Ghép phổ tín hiệu mang màu và tín hiệu chói Hình 1.5 Phổ tín hiệu chói và. .. ra từ ER - Ey và EB - Ey EG - Ey = - 0,509 (ER - Ey) - 0,194 (EB - Ey) c Tín hiệu thành phần và tín hiệu tổng hợp Hệ thống truyền hình sử dụng hai dạng tín hiệu là tín hiệu video thành phần và tín hiệu video tổng hợp để xử lý, lu trữ và truyền phát chơng trình Có hai tập các tín hiệu video thành phần đợc sử dụng bao gồm tín hiệu RGB và tín hiệu Ey, EB - Ey và EB - Ey Yêu cầu của tín hiệu này là dải... phải truyền đi tín hiệu đồng bộ màu Tín hiệu đồng bộ màu bao gồm đồng bộ màu theo mành và đồng bộ màu theo dòng e Phổ của tín hiệu màu tổng hợp Phổ của tín hiệu màu tổng hợp bao gồm phổ tín hiệu chói Y và phổ tín hiệu điều tần của hai tín hiệu màu DR và DB Hai tín hiệu hiệu màu đều truyền đi đầy đủ hai dải biên, biên độ của tín hiệu màu hơn biên độ của tiến hành chói f Tách riêng tín hiệu chói và tín hiệu. .. truyền hình số và ảnh số 2.1 Hệ thống truyền hình số Sử dụng phơng pháp số để tạo, lu trữ và truyền tín hiệu của chơng trình trên kênh thông tin, mở ra một khả năng đặc biệt rộng rãi cho các thiết bị Do có những u việt hơn so với tín hiệu tơng tự, nh tạo, xử lý tín hiệu, lu trữ, ghi đọc nhiều lần mà không làm giảm chất lợng ảnh, tín hiệu số đang thay dần, hoặc hoàn toàn tín hiệu tơng tự trong một số. .. đợc tín hiệu màu, bộ giải mã sẽ có nhiệm vụ phân tích tín hiệu màu đó thành 3 tín hiệu màu cơ bản, đặt lên catôt của súng điện tử tơng ứng trong đèn hình màu 1.3.2 Hệ truyền hình PAL Hệ truyền hình PAL là hệ truyền hình màu do CHLB Đức nghiên cứu đợc công bố là hệ tiêu chuẩn từ năm 1966 Hệ truyền hình này đồng thời truyền đi tín hiệu chói và tín hiệu màu a Tín hiệu PAL và phơng pháp điều chế Dải tần tín. .. thức của tín hiệu chói sau hiệu chỉnh gamma trong các hệ truyền hình màu là: Ey = 0,299ER + 0,587EG + 0,114 EB trong đó Ey (Y) là điện áp hiệu chỉnh gamma tín hiệu chói của tín hiệu ảnh màu ER (R), EG (G), EB (B) là các điện áp hiệu chỉnh gamma ứng với các tín hiệu đỏ, lục, lơ khi quét phần tử ảnh đã quan b Tín hiệu số màu Tín hiệu màu đợc truyền đi là ER - Ey và EB - Ey Việc loại bỏ tín hiệu EG =... MHz Khóa màu Đồng bộ tổng hợp Hình 1.9 Bộ tạo mã hóa tín hiệu PAL Tín hiệu đồng màu cũng đợc tạo ra nhờ một bộ di pha 1350 Pha của tín hiệu U và tín hiệu đòng bộ màu sẽ đợc chuyển tại tần số fd/2 (= 7812,5 Hz) Tín hiệu Y đợc làm trễ để bù lại thời gian xử lý tín hiệu tại bộ lọc của tín hiệu màu Bộ cộng sẽ phối hợp tín hiệu chói, biên của tín hiệu thành phần màu đã điều chế, tín hiệu đồng bộ đầy đủ và. .. sọc tín hiệu màu ứng với mức nhỏ nhất và lớn nhât.s Một số kết luận về kiểm tra tín hiệu màu: Các tín hiệu ER, EG, EB và Ey là đơn cực (chỉ có một cực tính) Các tín hiệu màu là lỡng cực Trị trung bình của các tín hiệu màu bằng "không" Giá trị cực đại của tín hiệu ER-Y và EB-Y lớn hơn của các tín hiệu màu cơ bản 1.3 Các hệ truyền hình màu 1.3.1 Hệ truyền hình màu NTSC Năm 1950, hệ thống truyền hình