Tổng hợp bài giải kỹ thuật điện tử

MỤC LỤC – PTTHS (KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ) Câu 1: Trình bày tín hiệu hình (video) đen trắng truyền thống: a Hình dạng tín hiệu hình Phổ tín hiệu hình? b Các thành phần tín hiệu hình? Giải: a Hình dạng tín hiệu hình: Phổ tín hiệu hình: Các thành phần tín hiệu hình: Tín hiệu chói Y (= Luminance Signal) : thể độ chói điểm ảnh nằm khoảng từ mức đen đến mức trắng Xung xóa ngang (= Horizontal Blanking Pulse): xung hình chữ nhật dùng để xóa đường hồi ngang Xung xóa dọc (= Vertical Blanking Pulse): xung hình chữ nhật dùng để xóa đường hồi dọc Xung đồng ngang (= Horizontal Synchro Pulse): xung hình chữ nhật dùng để báo hiệu quét hết đường tiến ngang dòng Xung đồng dọc (= Vertical Synchro Pulse): xung hình chữ nhật dùng để báo hiệu quét hết đường tiến dọc bán ảnh b Câu 2: Trình bày kênh truyền hình băng sóng truyền hình truyền thống: a Khái niệm Kênh truyền hình (TV channels)? Dạng phổ kênh truyền hình? b Băng sóng truyền hình (TV bands)? Giải : A, Kênh truyền hình (TV Channel) Mỗi chương trình truyền kênh, kênh xác định khoảng tần số định băng tần quy định * Khái niệm: Một kênh truyền hình kênh vật lý hay kênh ảo, đài truyền hình mạng lưới truyền hình phân phối Kênh chia sẻ nhiều đài truyền hình khác kênh truyền hình cáp tùy thuộc vào vị trí dịch vụ cung cấp * Dạng phổ kênh truyền hình: Phổ tần số kênh truyền hình tiêu chuẩn D/K- OIRT Kênh truyền hình FCC B, Băng sóng truyền hình (TV Band)  Truyền hình mặt đất phát băng sóng chính: VHF (Very High Frequency) UHF (Ultra High Frequency) Cách phân bố kênh truyền hình băng sóng tùy thuộc vào tiêu chuẩn truyền hình a) Băng VHF (hay băng I, II, III)  Bao gồm 12 kênh từ R1 đến R12 theo tiêu chuẩn D/K  Có thể chia băng sóng VHF thành băng sóng nhỏ: VHF Low (VL): kênh R1 đến R5, VHF High (VH): kênh R6 đến R12 b) Băng UHF (hay băng IV, V)  Bao gồm kênh từ R21 đến R81 theo tiêu chuẩn D/K Câu 3: Trình bày vắn tắt tiêu chuẩn truyền hình truyền thống: a Các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn truyền hình (TV standards)? b Đặc điểm tiêu chuẩn truyền hình phổ biến? Sự kết hợp tiêu chuẩn truyền hình với hệ truyền hình màu? Giải: A, thông số kĩ thuật tiêu chuẩn truyền hình: • Số bán ảnh giây • Số dòng ảnh • Dải tần số tín hiệu video • Khoảng tần số sóng mang tiếng sóng mang hình • Dải tần kênh truyền hình • Cách phân bố kenh truyền hình băng sóng • Tỉ lệ công suất hình/tiếng Loại điều chế hình/tiếng B, có 14 tiêu chuẩn truyền hình khác nhau,nhưng chủ yếu có tiêu chuẩn truyền hình phổ biến :  M hay FFC(mỹ,nhật,hàn )  B/G hay CCIR ( nhiều nước Âu,Á,Phi)  D/K hay OIRT ( liên xô cách nước XHCN trước đây,VN) Đặc điểm nhóm tiêu chuẩn truyền hình phổ biến OIRT CCIR FCC Băng sóng VHF VHF,UHF VHF,UHF UHF Dải tần kênh (MHz) Khoảng cách smh 6,5 5,5 4,5 smt(MHz) Dải tần tín hiệu video 4,2 (MHz) Số bán ảnh /1s (Hz) 50 50 60 Số dòng /ảnh(dòng) 625 625 525 Số dòng/giây(Hz) 15.625 15.625 15.750 Tần số mành 50 50 60 Bandwidth hình 6MHz M5Hz 4MHz Điều chế hình AM,b,độ AM,b,độ AM,b,độ âm âm âm Điều chế tiếng FM FM FM Ftt hình 38 38 45.75 Ftt tiếng 31.5 32.5 41.25 Trung tần tiếng 6.5 5.5 4.5 •  Mỗi hệ truyền hình màu sau lại tương hợp với tiêu chuẩn truyền hình khác cho nhiều hệ truyền hình màu khác Hệ PAL tương hợp với tiêu chuẩn B/G => PAL B/G (Âu châu) Hệ PAL tương hợp với tiêu chuẩn D/K => PAL D/K (Việt Nam) Hệ PAL tương hợp với tiêu chẩn I => PAL I (Anh) Câu 4: Trình bày dạng thức tín hiệu truyền hình màu truyền thống: a Tín hiệu video thành phần (component video), tín hiệu S-video, tín hiệu video tổng hợp (composite video)? b Nguyên tắc ghép phổ tín hiệu mang màu vào tín hiệu chói? Minh họa hình dạng phổ tín hiệu video tổng hợp? Giải: SƠ ĐỒ MÃ HÓA MÀU TỔNG QUÁT a tín hiệu video thành phần (Component Video Signal): ba tín hiệu màu R, G, B hay ba tín hiệu Y, R-Y, B-Y tín hiệu S-Video (Y/C Separate Video Signal): Hai tín hiệu Y tín hiệu video tổng hợp ( Composite Video Signal): tổng hợp giá trị Y, R-Y, B-Y từ ta xác định màu sắc Trong Y thể độ chói R-Y, B-Y thể độ màu (sắc điệu độ bão hòa màu) màu sắc b Nguyên tắc 1: Truyền tín hiệu chói Y Tín hiệu chói Y tín hiệu video truyền hình đen trắng, cho : Y = 0,30 R + 0,59 G + 0,11 B Nguyên tắc 2: Truyền thêm hai tín hiệu hiệu số màu R–Y, B–Y Hai tín hiệu hiệu số màu truyền thêm với tín hiệu chói Y, là: R–Y = 0,70 R – 0,59 G – 0,11 B B–Y = - 0,30 R – 0,59 G + 0,89 B Nguyên tắc 3: Dùng sóng mang phụ để điều biến tín hiệu hiệu số màu R–Y, B–Y Dùng sóng mang phụ để điều biến hai tín hiệu hiệu số màu R–Y, B–Y, tạo tín hiệu sắc C Sau cộng chung tín hiệu sắc C (thể độ màu) với tín hiệu chói Y (thể độ chói) tạo thành tín hiệu video tổng hợp (= Composite Video Signal), gọi tắt tín hiệu video hay tín hiệu CVBS (= Colour Video Baseband Signal) hình dạng phổ tín hiệu video tổng hợp Câu 5: Trình bày hệ thống truyền hình mầu truyền thống: a Vẽ sơ đồ khối tổng quát hệ thống thu/phát 10 • B (B-frame) c) Đánh giá hiệu nén liên ảnh Hiệu hai ảnh ảnh dự đoán cho ảnh khác biệt đầu Nếu chuyển động, khác biệt ảnh (ảnh tĩnh), ảnh dự đoán cách xác tín hiệu tương ứng với ảnh khác biệt đầu = Khi hai ảnh không giống nhau, ảnh khác biệt (hiệu hai ảnh) thông tin công nghệ “nén” đạt hiệu mong muốn Câu 16 Trình bày nội dung liên quan đến kỹ thuật nén ảnh (intra-frame compression): a Sơ đồ khối nén ảnh? b Nêu chất trình DCT ? 37 Đánh giá hiệu nén ảnh? Giải: a, sơ đồ khối nén ảnh c DCT: phép biến đổi toán học không tổn hao, có tinh thuận nghịc, ứng dụng nén không gian Lướng tự hoá quét zíc zắc:lượng tử hóa trình giảm bớt bít cần thiết để biểu diễn hệ số, quét zíc zắc làm tăng tổi đa chuỗi giá trị làm tăng hiệu nén Má hóa entropi: đánh giá lượng thông tin , dung lượng tối thiếu cần miêu tả Mạch trộn: trộn tín hiệu sau lượng tử hóa với mã hóa entropy Khuếch đại đệm: khuếch đại tín hiệu sau trộn, số tin hiệu không tốt trở vầ lượng tử hóa Nén ảnh loại nén nhằm giảm bớt thông tin dư thừa miền không gian Nén ảnh sử dụng hai trình có tổn hao không tổn hao để giảm bớt liệu 38 ảnh Quá trình không sử dụng thông tin ảnh trước ảnh sau xét Hệ số nén không đạt cao b Nêu chất trình DCT DCT phép biến đổi toánhọc không tổn hao, có tính thuận nghịch, ứng dụng nén không gian DCT biến đổi dữliệu dạng biên độthành dữliệu dạng tần số Các phép tính thực phạmvi khối 8×8 mẫu tín hiệu chói Y khối tương ứng tín hiệu màu CBvà CR c, Đánh giá hiệu nén ảnh - Giảm bớt thông tin dư thừa ảnh mà không đánh chất lượng thông tin ảnhư - Nén ảnh sử dụng hai trình nén tổn hao không tổn hao để giảm bớt liệu ảnh 39 17.Trình bày nội dung liên quan đến chuẩn MPEG2: a Khái quát chuẩn MPEG-2? b Sơ đồ khối mã hóa giải mã video MPEG-2? c Những kỹ thuật mã hóa video áp dụng MPEG-2? So sánh hiệu nén kỹ thuật đó? TL a Giới thiệu MPEG dự án giai đoạn ủy ban ISO/PEC MPEG, hướng tới ứng dụng rộng rãi có tốc độ bit cao MPEG-1, bao gồm điện tử viễn thông truyền hình số hệ Nội dung kỹ thuật đúc kết vào 11/1993 thành dự thảo ISO/IEC 13818 tên gọi “MÃ hóa chung ảnh động audio kèm” gồm phần chính: hệ thống, video, thử nghiệm Phần phần mã hóa video hoàn thành với cộng tác chung nhóm MPEG nhóm chuyên gia mã hóa video ATM MPEG-2 tiến hành sau MPEG-1 nhằm hỗ trợ việc truyền video số tốc độ bit lớn 4Mbit/s, bao gồm ứng dụng DSM (phương tiện lưu trữ số), hệ thống TV đại (PAL, NTSC, SECAM), cáp, truyền hình trực tiếp từ vệ tinh, EDTV, HDTV, … b Sơ đồ khối nén giải mã 40 c… 41 18 Trình bày nội dung liên quan đến chuẩn MPEG2: a Các phận cấu thành MPEG-2? b Cấu trúc cú pháp dòng bit video chuẩn MPEG2 bao gồm lớp (layers) nào? c Các đặc trưng profiles levels video MPEG-2 TL a, phận cấu thành MPEG-2 •Systems (ISO/IEC 13818 - 1): Chức ghép kênh giao thức truyền tải hệ thống •Video (ISO/IEC 13818 - 2): Chức nén video •Audio (ISO/IEC 13818 -3): Chức nén audio •Các hệ thống kiểm tra (ISO/IEC 13818 - 4): Kiểm định b, cấu trúc pháp dòng bit: gồm lớp 42 Block: gồm 8x8 pixels Macroblock MB: gồm 1nhóm khối DCT có cửa số 16x16 pixels Kích thước củacửa sổ phụ thuộc cấu trúc lấymẫu R.601: Slice: gồm nhiều MB liên tiếp Picture: cho biết loại mã hoá (I,P,B) GOP: Header có thời gian 25 bit, chứa mã điều khiển VTR, thông tin thời gian Video Sequence: gồm nhiều GOP, có header mã kết thúc chuỗi c, Các đặc trưng profiles levels Trong phạm vi profile sử dụng phần phần tử, vừa phải cấu trúc tín hiệu đầy đủ, có profile: Profile đơn giản : số bước nén thấp, cho phép mã hóa loại ảnh I P profile chính: cho phép sử dụng tất loại ảnh profile phân cấp theo SNR; cho phep phân cấp tỉ số tín hiệu tạp âm profile phần cấp theo không gian: có thỏa hiệp với độ phân giải profile cao: cho phép hai loại thang mức có mức hạn chế sau: mức thấp: ứng với độ phân giải MPEG-1 mức chính: độ phân giải truyền hình tiêu chuẩn mức cao 1440: độ phân giải HDTV 1440/dòng mức cao: độ phân giải qua HDTC 1920 mẫu /dòng 43 Câu 19 Nêu đặc trưng chuẩn truyền hình DVB/ ATSC: a Đặc trưng chuẩn DVB? b Đặc trưng chuẩn ATSC? c Liên hệ với chuẩn khuyến nghị cho truyền hình số Việt Nam? Giải: B Chuẩn ATSC (Advanced Television System Committee) Hệ thống ATSC ( sử dụng Mỹ ) có cấu trúc dạng lớp, tương thích với mô hình OSI lớp mạng liệu Mỗi lớp ATSC tương thích với ứng dụng khác lớp Các đơn vị liệu có độ dài cố định phù hợp với sửa lỗi, ghép dòng chương trình, chuyển mạch, đồng bộ, nâng cao tính linh hoạt tương thích với dạng thức ATM Chuẩn ATSC cung cấp cho hai mức: truyền hình phân giải cao (HDTV) truyền hình tiêu chuẩn (SDTV) Phương pháp điều chế VSBbao gồm hai loại chính: Một loại dành cho phát sóng mặt đất (8-VSB) loại dành cho truyền liệu qua cáp tốc độcao (16-VSB) Cả hai sử dụng mã Reed - Solomon, tín hiệu pilot đồng đoạn liệu Tốc độ ký hiệu (Symbol Rate) cho hai 10,76MSb/s Nó có giới hạn tỷ sốtín hiệu nhiễu (SNR) 14,9 dB tốc độ liệu bằng19,3Mb/s A Chuẩn DVB (Digital Video Broadcasting) Chuẩn DVB sử dụng Châu Âu, truyền tải tín hiệu Video số nén theo tiêu 44 chuẩn MPEG-2qua cáp, vệ tinh phát sóng mặt đất Chuẩn DVB có số đặc điểm sau: + Mã hoá Audio tiêu chuẩn MPEG-2lớp II + Mã hoá Video chuẩn MP @ ML + Độ phân giải ảnh tối đa 720 x576 điểm ảnh DVB gồm tập tiêu chuẩn, là: + DVB-S: Hệ thống truyền hình số qua vệ tinh, sử dụng phương pháp điều chế QPSK + DVB-C: Hệ thống cung cấp tín hiệu truyền hình số qua mạng cáp, sử dụng kênh cáp có dung lượng từ7÷8MHz kiểu điều chế QAM: 64-QAM, 256-QAM DVB-C có mức tỷ số S/N cao điều chế ký sinh thấp + DVB-T: Hệ thống truyền hình mặt đất với độ rộng kênh 8MHz, 7MHz 6MHz Sử dụng phương pháp mã hoá sửa sai ghép đa tần trực giao COFDM C Liên hệ với chuẩn khuyến nghị cho truyền hình số Việt Nam? Trong ba tiêu chuẩn truyền hình số dùng truyền dẫn phát sóng DVB (châu Âu), ATSC (Mỹ), ISDB-T (Nhật); DVB tỏ có nhiều ưu điểm có khoảng 83% số nước giới, có VN lựa chọn sử dụng DVB tổ chức phân chia thành số hệ thống, cụ thể 45 hệ thống quảng bá truyền hình số vệ tinh DVB–S (Satellite); hệ thống quảng bá truyền hình số hữu tuyến DVB–C (Cable); hệ thống quảng bá truyền hình số mặt đất DVB–T (Terrestrial); hệ thống quảng bá truyền hình sốvi ba DVB– M (Microwave); hệ thống quảng bá truyền hình số theo mạng tương tác DVB– I (Interact); hệ thống truyền hình số hệ thống cộng đồng DVB–CS (CommunitySystem),hệ thống truyền hình số di động (Mobile) Câu 20 Nêu nội dung hệ thống truyền hình cáp số: a Mô hình hệ thống truyền hình cáp số? b Các đặc trưng hệ thống? c Liên hệ với chuẩn khuyến nghị cho truyền hình cáp số Việt Nam? Giải: a, 46 b, Các đặc trưng hệ thống  chất lượng cao thỏa mãn nhu cầu người xem  dễ dàng quản lý thuê bao  Cấu tạo hệ thống truyền hình cáp số tương tự hệ thống truyền hình cáp tương tự  bao gồm khối chức như: thu tín hiệu số, mã hóa nén, ghép kênh, điều chế sau truyền đến thuê bao Tại thuê bao lắp đặt Settop-box số để thu tín hiệu giải mã  Mạng hoạt động hệ thống dựa sở mạng HFC gọi HFC số  Sử dụng chuẩn truyền hình số DVB-C: kênh có dung lượng – Mhz kiểu điều chế QAM 47 C, Thực tế, việc định chọn chuẩn phát sóng DVB cho Việt Nam có nghĩa định chọn tiêu chuẩn truyền dẫn số qua cáp mặt đất vệ tinh DVB-C, DVB-T DVB-S, tiêu chuẩn thuộc họ tiêu chuẩn DVB (châu Âu) Truyền hình số qua vệ tinh thức Đài truyền hình Việt Nam ứng dụng từ năm 1998 để truyền dẫn chương trình truyền hình đến trạm phát lại phạm vi toàn quốc đến 2002 bắt đầu triển khai phát sóng truyền hình số vệ tinh dạng thức DTH băng tần Ku vừa cung cấp dịch vụ truyền hình trực tiếp vừa làm chức truyền dẫn Câu 21: Nêu nội dung hệ thống truyền hình số mặt đất: a Mô hình hệ thống truyền hình số mặt đất? b Các đặc trưng hệ thống? c Liên hệ với chuẩn khuyến nghị cho truyền hình số mặt đất Việt Nam? TL A, Mô hình hệ thống truyền hình số mặt đất 48 B, Các đặc trưng hệ thống • Diện phủ sóng hẹp so với truyền hình vệ tinh • Hạn chế băng thông nên sử dụng phương pháp điều chế nhằm tăng dung lượng qua kênh sóng • Khắc phục nhiễu truyền hình mặt đất quan trọng • Truyền hình số có độ phân giải cao(HDTV) • Nhiều chương trình truyền hình kênh RF • Dich vụ truyền hình đa phương tiện, truyền hình tương tác • Thu di động( tiêu chuẩn DVB_T,DiBEG) • Phân cấp chất lượng (HDTV,SDTV) • Mạng đơn tần Công suất máy phát nhỏ (6dB~4 lần) C, Liên hệ với chuẩn khuyến nghị cho truyền hình số mặt đất Việt Nam: HDTV, SDTV, DVB-T 49 a Câu 22: Nêu nội dung hệ thống truyền hình số vệ tinh a Mô hình hệ thống truyền hình số vệ tinh? b Các đặc trưng hệ thống? c Liên hệ với chuẩn khuyến nghị cho truyền hình số vệ tinh Việt Nam? TL Mô hình hệ thống truyền hình vệ tinh b c Đặc điểm hệ thống: • Thông tin vệ tinh thực đường truyền chuyển tiếp qua vệ tinh.Một vệ tinh chứa nhiều transponder( phát đáp) để tiếp nhận tín hiệu từ trạm mặt đất, xử lý lại phát trở lại trái đất 50 Kênh vệ tinh đặc trưng băng tần rộng hạn chế công suất phát, khả đa truy nhập, dung lương thông tin lớn • Truyền hình vệ tinh chủ yếu la truyền hình số.Gồm giải tần bang C bang Ku Băng C có tần số phát lên từ 5-6.5 GHz, tần số phát xuống từ 24Ghz Ku có dải tàn phát lên từ 13-15Ghz, phát xuống từ 10-12.7Ghz • Chất lượng độ tin cậy thông tin cao • Đa dạng loại hình phục vụ • Tính linh hoạt cao, hiệu kinh tế lớn Liên hệ với chuẩn khuyến nghị cho truyền hình số vệ tinh Việt Nam: chuẩn truyền dẫn qua vệ tinh DVB-S có đặc trưng sau: sử dụng bang tần C, Ku, điều chế QPSK, tối ưu hóa cho tải riêng cho phát đáp công suất hiệu dụng, tốc độ liệu cự đại từ lớp truyền MPEG-2 38.1Mb/s • d 51