Đánh giá chất lượng điện năng lưới điện huyện xuân trường tỉnh nam định và các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐÀO THỊ LIÊN HƢƠNG TRUYỀN HÌNH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO HDTV VÀ ỨNG DỤNG TẠI ĐÀI TRUYỀN HÌNH VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN HOÀNG DŨNG Hà Nội – Năm 2014 Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam LỜI CAM ĐOAN Trước hết, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể thầy cô Viện Điện tử Viễn thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo môi trường thuận lợi sở vật chất chuyên môn trình thực đề tài Tôi xin cảm ơn thầy cô Viện Đào tạo Sau đại học quan tâm đến khóa học này, tạo điều kiện cho học viên có điều kiện thuận lợi để học tập nghiên cứu Ngoài ra, để thực đề tài nghiên cứu này, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ths Nguyễn Trung Thành, cán thuộc Ban Thời - Đài Truyền hình Việt Nam giúp đỡ, tạo điều kiện hướng dẫn trình tìm hiểu thực tế Đài Truyền hình Việt Nam Và đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Nguyễn Hoàng Dũng tận tình bảo, định hướng khoa học hướng dẫn, sửa chữa cho nội dung luận văn Tôi xin cam đoan nội dung luận văn hoàn toàn tìm hiểu, nghiên cứu viết Tất thực cẩn thận có định hướng, sửa chữa thầy giáo hướng dẫn Tôi xin chịu trách nhiệm với nội dung luận văn Tác giả Đào Thị Liên Hƣơng Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam MỤC LỤC Trang TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ 11 1.1 Giới thiệu 11 1.2 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình số 12 1.3 Đặc điểm truyền hình số 12 1.4 Số hoá tín hiệu video 14 1.4.1 Lấy mẫu tín hiệu Video 14 1.4.2 Lượng tử hoá 17 1.4.3 Mã hoá 18 1.5 Giảm tốc độ bit truyền hình 20 1.6 Một số phƣơng thức truyền dẫn tín hiệu truyền hình số 20 1.6.1 Hệ thống quảng bá truyền hình số qua cáp DVB-C 22 1.6.2 Hệ thống quảng bá truyền hình số vệ tinh DVB-S 22 1.6.3 Hệ thống quảng bá truyền hình số mặt đất DVB-T 24 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO HDTV 25 2.1 Tần số lấy mẫu cấu trúc lấy mẫu 26 2.2 Lƣợng tử hoá 28 2.3 Nén video số MPEG [3] 30 2.3.1 Các chuẩn nén MPEG 30 2.3.2.Nguyên lý nén Video 31 2.3.3 Nén ảnh 32 2.3.4 Nén liên ảnh 34 2.4 Nén MPEG [3] 36 2.4.1 Tổng quan MPEG 36 2.4.2 MPEG Profile 41 2.4.3 MPEG Visual (Part 2) 45 2.4.4 MPEG AVC (Part 10)/ H264 50 CHƢƠNG 3: CÁC PHƢƠNG THỨC QUẢNG BÁ HDTV 59 3.1 Phát HDTV qua vệ tinh 62 Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam 3.1.1 Phát HDTV theo chuẩn DVB-S 62 3.1.2 Phát HDTV theo chuẩn DVB-S2 [4] 64 3.2 Phát HDTV qua sóng mặt đất DVB-T 66 3.2.1 Chuẩn DVB-T 67 3.2.2 Chuẩn DVB-T2 [4] 68 3.3 Phát HDTV qua mạng cáp 71 3.3.1 Chuẩn DVB-C 71 3.3.2 Giới thiệu DVB-C2[4] 75 3.3.3 Kiến trúc hệ thống DVB-C2 77 3.4 Phát HDTV qua IP 80 3.5 Phát quảng bá HDTV tới thiết bị cầm tay không dây DVB-H 81 CHƢƠNG 4: TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG HDTV TẠI ĐÀI TRUYỀN HÌNH VIỆT NAM 83 4.1 Những sở pháp lý cho việc triển khai HDTV Đài Truyền hình Việt Nam 83 4.2 Hiện trạng công nghệ, thiết bị sản xuất chƣơng trình Đài THVN 84 4.2.1 Đánh giá thực trạng thiết bị SXCT Trung tâm thuộc Đài truyền hình Việt Nam 84 4.2.2 Các vấn đề liên quan đến việc sản xuất chương trình cần khắc phục: 86 4.3 Chuẩn nén, định dạng file sản xuất chƣơng trình 89 4.3.1 Lựa chọn công nghệ sản xuất chương trình 89 4.3.2 Lựa chọn định dạng (format) quét HD 90 4.3.3 Lựa chọn định dạng nén sản xuất chương trình HD 91 4.3.4 Lựa chọn tốc độ bit cho sản xuất truyền hình HD 93 4.3.5 Lựa chọn thiết bị tiền kỳ vật ghi 96 4.3.6 Tổng kết lựa chọn số tiêu chuẩn kỹ thuật cho Đài THVN 97 4.4 Các qui trình sản xuất chƣơng trình Đài THVN 101 4.5 Lộ trình thực 102 KẾT LUẬN 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT A ADC Analog to Digital converter Chuyển đổi tương tự số ATSC Advanced Television System Ủy ban hệ thống truyền hình Committee tiên tiến Association of Radio Industries Hiệp hội doanh nghiệp and Business ngành công nghiệp vô tuyến AVC Advanced Video Coding Mã hóa video tiên tiến AVO Audiovisual object Đối tượng âm hình ảnh ARIB C COFDM CRT Code Orthogonal Frequency Ghép kênh phân chia theo tần số Division Multiplexing trực giao mã hóa Cathode Ray Tube Ống tia catốt D DTH Direct to home Trực tiếp đến nhà DVB-C Digital Video Broadcasting – Truyền hình số - Cáp Cable DVB-T Digital Video Broadcasting – Truyền hình số - Mặt đất Terrestrial DVB-S Digital Video Broadcasting – Truyền hình số - Vệ tinh Satellite DAC Digital to Analog converter Chuyển đổi số - tương tự DCT Discrete Cosine Transform Biến đổi cosin rời rạc DPCM Differential Pulse Code Điều chế xung mã vi sai Modulation DiBEG Digital Broadcasting Expert Nhóm chuyên gia truyền Group hình số I ISDB Intergrated Service Digital Dịch vụ tích hợp kỹ thuật số Broadcasting phát sóng Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam HDMI HDTV High Definition Multimedia Giao diện đa phương tiện có độ Interface phân giải cao High Definition Television Truyền hình độ phân giải cao M MPEG Moving Picture Experts Group Nhóm chuyên gia hình ảnh động N NTSC NLE National Television System Ủy ban hệ thống truyền hình Committee quốc gia Non-linear editing system Hệ thống biên tập phi tuyến O OFDM Othogonality Frequency Ghép kênh phân chia theo tần số Division Multiplexing trực giao P PAL Phase Alternating Line Đảo pha theo dòng PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã Q QPSK Quadrature Phase Shift Key Khóa pha dịch vuông góc QAM Quadrature Amplitude Điều chế biên độ vuông góc Modulation R RLC Mã hóa có độ dài thay đổi Run Length Coding S Standard – Definition Truyền hình có độ phân giải tiêu Television chuẩn SFN Single – Frequency network Mạng đơn tần STB Set Top Box Thiết bị thu giải mã tín hiệu SDTV truyền hình số T THVN Truyền hình Việt Nam TTKT Trung tâm kỹ thuật Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam TTKTSXCT Trung tâm kỹ thuật sản xuất chương trình U UHF Ultra – High Frequency Siêu cao tần UHD Ultra – High Definition Siêu phân giải V VHF Very high Frequency Tần số cực cao VLC Variable Length Coding Mã hóa có độ dài thay đổi VTR Video Tape Recorder Ghi hình ảnh lên băng từ VTV Viet Nam Television Truyền hình Việt Nam Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 - Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số 12 Hình 1.2 - Các chuẩn lấy mẫu tín hiệu số 16 Hình 1.3 - Quá trình lượng tử hoá 18 Hình 1.4 - Mô hình hệ thống truyền dẫn DVB 21 Hình 1.5 - Sơ đồ hệ thống quảng bá truyền hình số hữu tuyến 22 Hình 1.6 - Sơ đồ khối hệ thống quảng bá truyền hình số vệ tinh 23 Hình 1.7 - Sơ đồ khối hệ thống thu truyền hình số 24 Hình 1.8 - Sơ đồ khối hệ thống DVB-T 24 Hình 2.1- Độ phân giải hình ảnh HDTV so với SDTV [1] 25 Hình 2.3 – Tốc độ khung hình HDTV [1] 26 Hình 2.4 - Đặc tuyến biên tần tín hiệu Y, C‟B, C‟R 27 Hình 2.5 - Tổng quan chu trình nén MPEG [7] 32 Hình 2.6 - Biến đổi DCT 32 Hình 2.7 - Lượng tử hoá hệ số biến đổi DCT 33 Hình 2.8 - Thứ tự trình chiếu loại ảnh [8] 35 Hình 2.9 - Dự đoán bù chuyển động [8] 35 Hình 2.10 - Âm hình ảnh kết hợp lại từ AVO 39 Hình 2.11 - Phân phối dòng liệu từ phía phát đến phía thu 40 Hình 2.12 - Thuật toán MPEG để mã hoá chuỗi hình ảnh 48 Hình 2.13 - Ý tưởng mã hoá cho chuỗi video MPEG 49 Hình 2.14 - Phân chia Slice nhóm slice 54 Hình 2.15 - Sơ đồ mã hoá MacroBlock 55 Hình 2.16 - Kích thước dự đoán MB 56 Hình 2.17 - Dự đoán bù chuyển động 56 Hình 3.1 – Sơ đồ trình xử lý truyền phát tín hiệu HDTV [1] 60 Hình 3.2 – Các phương thức truyền dẫn tín hiệu truyền hình số [1] 61 Hình 3 – Mô hình phát quảng bá tín hiệu HD qua vệ tinh 62 Hình 3.4 - Sơ đồ hệ thống truyền hình số vệ tinh DVB-S[6] 63 Hình 3.5 – Sơ đồ nguyên lý truyền tín hiệu HDTV qua sóng mặt đất[1] 66 Hình 3.6 - Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T[6] 67 Hình 3.7 - Sơ đồ khối hệ thống phát truyền hình số qua mạng cáp 71 Hình 3.8a - Gói dòng truyền tải MPEG-2 72 Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam Hình 3.9 - Định vị Bytes lên Symbols cho kiểu điều chế 64-QAM 74 Hình 3.10 - Phối hợp định tuyến Byte với mã hoá Visai hai bit MSB 75 điều chế QAM 75 Hình 3.11 - So sánh điều chế sử dụng DVB-C DVB-C2 76 Hình 3.13a - Quá trình xử lý tín hiệu hệ thống DVB-C2 78 Hình 3.13b - Cấu trúc xử lý tín hiệu đầu vào 79 Hình 3.15e - Bộ phát tín hiệu ghép kênh trực giao OFDM 80 Hình 3.16 - Qua trình thu phát phát HDTV qua IP 81 Hình 3.17 - Cấu trúc gói liệu IP truyền HDTV qua IP có sử dụng mã sửa sai Reed Solomon RFC 2733 81 Hình 3.18 – Sơ đồ nguyên lý truyền dẫn tín hiệu truyền hình tới thiết bị di động[1] 82 Hình 0-1 - Mô hình chung dây chuyền sản suất truyền hình 95 Hình 4.2 - Mô hình sản xuất chương trình cho TT KTSXCT 102 KẾT LUẬN 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam MỞ ĐẦU Truyền hình số phát triển truyền hình tương tự Truyền hình số mang lại lợi ích to lớn công tác truyền thông nói chung lĩnh vực truyền hình nói riêng Cùng với phát triển công nghệ số, hệ thống truyền hình số dần dịch chuyển từ truyền hình độ phân giải tiêu chuẩn SDTV (Standard Definition Television) sang truyền hình độ phân giải cao HDTV (High Definition Television) Truyền hình số độ phân giải cao (HDTV – High Definition Television) hệ thống truyền hình số kế thừa ưu điểm hệ thống truyền hình số độ phân giải tiêu chuẩn SDTV, có ưu điểm vượt trội chất lượng hình ảnh cao (độ phân giải 1920 x 1080), tỷ lệ khuôn hình với kích thước chiều dài tăng lên (16:9) Điều dẫn tới nội dung ghi hình tăng lên Tuy nhiên, bên cạnh ưu điểm truyền hình HDTV có hạn chế tốc độ bít tăng lên điều có nghĩa độ rộng kênh truyền tăng lên suy dung lượng kênh truyền giảm Các hệ thống truyền hình số độ phân giải cao HDTV giới áp dụng phổ biến ở: nước châu Âu, Nhật Bản, Mỹ, nước châu Á có Việt Nam phát hệ thống truyền hình số mặt đất, truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp qua mạng Internet Với đặc tính ưu việt mình, khẳng định HDTV xu hướng tất yếu thời gian tới Từ thực tế trên, việc nghiên cứu, tìm hiểu tổng quan công nghệ HDTV thực tế triển khai áp dụng Đài Truyền hình Việt Nam cần thiết Nội dung luận văn chia thành chương sau: Chƣơng 1: Tổng quan truyền hình kỹ thuật số Chƣơng 2: Tổng quan truyền hình độ phân giải cao HDTV Nghiên cứu công nghệ kỹ thuật sử dụng HDTV: Lấy mẫu, lượng tử hoá, nén video số, chuẩn nén MPEG4, MPEG-4/AVC, Chƣơng 3: Các phƣơng thức quảng bá HDTV Giới thiệu chuẩn DVB hệ thứ (DVB-T2,DVB-S2,DVB-C2, DVB-H) Chƣơng 4: Tình hình triển khai ứng dụng HDTV Đài Truyền hình Việt Nam Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam 4.3.4 Lựa chọn tốc độ bit cho sản xuất truyền hình D Từ thực tế, chương trình truyền hình thể loại khác thường yêu cầu cấp chất lượng đặc thù Ví dụ, chương trình tin tức không yêu cầu chất lượng cao chương trình văn nghệ, ca nhạc không yêu cầu cao chương trình làm phim Hollywood… Tuy nhiên, đạo diễn tùy theo nhu cầu thực tế để chọn lựa cấp chất lượng cho chương trình sản xuất Do đó, nhà sản xuất thiết bị tiền kỳ Sony, Panasonic, JVC,… có đa dạng dòng sản phẩm ứng dụng cho khuyến cáo thể loại nội dung chương trình sản xuất Có thể tham khảo điều từ dòng sản phẩm Sony Sony cho khách hàng lựa chọn tốc độ bit HD, từ lớn 880 Mb/s tới thấp 25 Mb/s ứng với thiết bị giá rẻ với tùy chọn vật ghi bao gồm băng, đĩa quang, ổ cứng thẻ nhớ Và có lựa chọn giải pháp sản xuất bao gồm camera phim (cine-style camera) dùng cảm biến ảnh đơn Super 35 mm tới camera vác vai (shoulder-mount) dùng cảm biến ảnh 2/3-inch, nhỏ camera nhỏ gọn dạng ¼-inch Các hệ thống nén ứng với format HD Sony sau: - Ghi HDCAM SR dùng MPEG-4 Studio Profile, tạo thành hệ thống chất lượng cao hoạt động tốc độ bit tới Gb/s Hệ thống dùng nén khung (intra-field) cho tín hiệu quét xen kẽ frame (intra-frame) cho tín hiệu quét liên tục Hệ thống yêu cầu công suất xử lý cực lớn - Ghi HDCAM dùng nén sở hữu riêng hãng Codec HDCAM tối ưu cho ghi tín hiệu HD xen kẽ liên tục - Các hệ thống HD Sony khác dùng nén MPEG-2 Long GOP: Hiện codec MPEG-2 Long GOP sử dụng nhiều tính hiệu chúng, cung cấp chất lượng ảnh tuyệt vời tốc độ bit vừa phải MPEG-2 tương thích rộng rãi với dựng phi tuyến tính thông dụng hệ thống khác từ nhà cung cấp thứ ba So với số codec sử dụng MPEG-2 hoàn thiện (mature), có nghĩa toàn ưu điểm kiểm định qua thực tế hệ thống sản xuất Đồng thời MPEG-2 thực tế Các PC thông thường thực xử lý MPEG-2 nhanh thời gian thực Cụ thể: • XDCAM MPEG HD422: 422 Profile at High Level; 50 Mb/s Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang 93 Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam • XDCAM EX HQ Mode: Main Profile at High Level; 35 Mb/s • XDCAM EX SP Mode: Main Profile at High Level (1440); 25 mb/s • XDCAM HD: Main Profile at High Level (1440); 35, 25, 18 Mb/s • HDV 1080i: Main Profile at High Level (1440); 25 Mb/s Bảng 0-1 Khuyến cáo ứng dụng dòng sản phẩm Sony sản xuất thể loại chương trình Ở góc độ khác xét khâu (phân tầng) dây chuyền sản xuất truyền hình hay phân loại theo chuỗi giá trị quảng bá (phân thành ba nhóm : thu (acquire), quản lý (manage) phân bố (distribute) tín hiệu) tốc độ bit yêu cầu cho khâu hay thành phần chuỗi giá trị quảng bá khác Hình sau minh họa dây chuyền sản xuất truyền hình phân thành bốn khâu (4 stage) Đó là: capture (nhận), edit (dựng), Playout (xuất) emission (phát xạ) Việc sản xuất truyền hình có độ phân giải SD hay HD có mô hình chung vậy, khác thông số kỹ thuật phải bảo đảm chất lượng yêu cầu tín hiệu Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang 94 Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam Hình 0-1 - Mô hình chung dây chuyền sản suất truyền hình Các Yêu cầu khâu là: - Capture: chất lượng ảnh đầu vào; hiệu mã hóa; giải mã phần mềm; dễ dựng Tốc độ bit tín hiệu HD cho khâu thường từ 50 – 100 Mb/s, tất nhiên tùy thuộc vào format chọn ứng dụng mà khâu đảm nhận phân tích mục - Edit: “trong suốt nhiều hệ”, có nghĩa ảnh qua nhiều chu trình mã hóa/giải mã (thường từ đến chu trình) việc tạo kỹ xảo mà không giảm chất lượng cảm nhận Để thực yêu cầu codec trung gian (intermediate codec), có tốc độ bit cao, ví dụ HQ, CineForm, ProRes 422 DN×HD, sử dụng Một yêu cầu quan trọng codec trung gian tính đơn giản phép hỗ trợ nhiều giải mã đồng thời, ví dụ cần tạo kỹ xảo với vài video stream khác Để đạt yêu cầu nêu hiệu mã hóa thường thấp, ứng với tốc độ bit cao (100 – 300 Mb/s) - Playout: giai đoạn thường thực lần mã hóa yêu cầu cân chất lượng ảnh hiệu mã hóa Đồng thời cần đảm bảo playout đa mục đích cần thiết, có nghĩa tạo phiên (version) SD, HD mobile file thời điểm để cung cấp cho thiết bị thu khác Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang 95 Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam - Emission: yêu cầu tốc độ bit thấp để tiết kiệm băng thông - Sau số lựa chọn Đài TVB (Hồng Kông), Sky News, KNXVTV Channel 15 ABC: - TVB chọn XDCAM HD (tốc độ 35, 25 18 Mb/s) Sony cho làm tin, format dựa hệ thống thiết bị XDCAM HD422 EFP (50 Mb/s) format cho sản xuất loại chương trình khác, kể giải trí tổng hợp Media ghi đĩa quang - Sky News ENG chọn format 1080i DVCPROHD 100, tốc độ bit 111 Mb/s Format trì không thay đổi xuyên suốt toàn trình sản xuất để tránh việc biến đổi file tốn thời gian Media ghi thẻ nhớ P2 - KNVX chọn format ProHD 35 Mb/s làm format cho studio tin tức HD, ProHD 19 Mb/s cho hoạt động ENG HD Media ghi thẻ nhớ thông dụng SDHC, dùng thẻ nhớ SxS cần tốc độ truyền liệu nhanh Một khảo sát cụ thể KNVX camera ProHD IVC cho thấy tốc độ 19 Mb/s, hoàn toàn phù hợp cho hoạt động vi ba số ENG tin cậy băng tần GHz với thông số là: Điều chế COFDM 16-QAM, tốc độ bit max băng thông chuẩn MHz: 21 Mb/s, ngưỡng tỉ số sóng mang/nhiễu: 17 dB Với điều kiện Đài THVN có chương trình sản xuất chủ yếu SDTV việc đưa tốc độ bit cho thể loại chương trình HDTV (chưa kiểm định qua thực tế sử dụng) có nhiều bất cập Do đó, việc chọn tốc độ bit sản xuất chương trình HDTV trước mắt nên đưa cấp chất lượng ngưỡng thấp ứng với sản xuất tin thời (nhằm đảm bảo chương trình thỏa yêu cầu ngưỡng chọn lựa đáp ứng yêu cầu chất lượng tái sử dụng tương lai) 4.3.5 Lựa chọn thiết bị tiền kỳ vật ghi Việc lựa chọn camera cần vào số yếu tố như: tiêu chuẩn kỹ thuật phân phối, tương thích định dạng, dạng sản xuất kinh phí có Nhìn chung thông số xem xét là: format (P2, XDCAM, RED RAW, RAW, AVCHD …); codec (DVCPro HD, AVC-I, MPEG, RAW, Cineform RAW …); Media (P2 card, Optical disk, SxS card, CF card, drive, laptop/drive, …); tốc độ liệu; độ phân giải CCD; lấy mẫu mầu (4:4:4, 4:2:2, 4:2:0 hay 10 bit, …); tùy chọn ống kính Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang 96 Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam (cố định hay thay đổi được); tỷ số nén; đặc điểm khác (như thay đổi tần số quét mành …) Hiện có nhiều media ghi không băng khác phụ thuộc vào hệ thống camera chọn Mỗi dạng media khác biểu vật lý đặc điểm chào khách hàng Các dạng media bao gồm: thẻ nhớ bán dẫn PCMCIA (P2), đĩa quang Blu-ray, thẻ nhớ bán dẫn SxS, CF card, drive, RAM… Chúng có dung lượng độ dài ghi khác Các thiết bị tiền kỳ vật ghi có thay đổi cải tiến nhanh, xu vóng đời sản phẩm ngày ngắn Do đó, việc lựa chọn thiết bị tiền kỳ cần cân nhắc theo thời điểm đầu tư trọng đến tiêu chuẩn mà Đài THVN chọn, nhằm bảo bảo đầu tư thiết bị có hiệu cao, kinh tế… 4.3.6 Tổng kết lựa chọn số tiêu chuẩn kỹ thuật cho Đài T VN[12] - Định dạng quét HDTV: 720p50 Chuẩn nén cho phát sóng chương trình: H.264/MPEG-AVC - Codec nén SXCT (cả SD HD): MPEG-2 - Lựa chọn chuẩn nén MPEG-4 cho truyền, trao đổi file đơn vị sản xuất chương trình thời - Kết thúc nhanh việc sử dụng vật ghi băng thay đĩa quang, thẻ nhớ, HDD,… Với Đài truyền hình Việt Nam việc phát sóng kênh truyền hình có độ phân giải cao vấn đề thời gian Điều thể “Dự thảo Quy hoạch phát triển Đài THVN đến năm 2020”: “Đến năm 2015 sản xuất kênh chương trình truyền hình số có độ phân giải cao HDTV Đến năm 2020 kênh chương trình HDTV” Tuy nhiên từ thời điểm VTV nên triển khai việc sản xuất chương trình HD lợi lưu trữ chương trình hay (nghệ thuật, trị, văn hoá…) dạng HD để dùng cho sau để trao đổi, bán Điểm lợi sớm có kinh nghiệm việc thực kênh HDTV sau Do công nghệ thông số sử dụng kênh phân bố cho nội dung HDTV phải chọn cẩn thận Dựa khuyến cáo chất lượng tín Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang 97 Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam hiệu HDTV từ tài liệu “EBU-Recommendation R132: Signal Quality in HDTV Production and Broadcast Services Guidelines for technical, operational & creative staff on how to achieve and maintain sufficient technical quality along the production chain” Hiệp Hội Viễn thông Châu Âu (EBU) xuất tháng tư năm 2011, phần đề xuất số tiêu chuẩn cụ thể yêu cầu chất lượng tín hiệu HDTV Đối với sản xuất chƣơng trình HDTV - Ghi, nhận dựng - Lấy mẫu giảm (Sub-sampling): Chỉ dùng liệu (material) gốc 4:2:2 không dùng tín hiệu lấy mẫu giảm 3:1:1, 4:2:0 1440 mẫu dòng luminance … Các thiết bị HD dùng lấy mẫu giảm sử dụng phải bị loại bỏ dần - Độ sâu bit: Với sản xuất HDTV chất lượng cao độ sâu bit 10 bit qua mẫu - Phương thức quét: Quét xen kẽ phương pháp cổ lấy mẫu giảm analog để giảm băng thông cần tránh tương lai hệ thống nén số đại cho phép giảm băng thông tốt nhiều quét xen kẽ Việc đầu tư hệ thống sản xuất tương lai phải lập kế hoạch để dùng quét liên tục Chú ý: chất lượng sản xuất 1080i25 phân phối tới khách hàng truyền dẫn format 720p50, cần phải dùng biến đổi format bù chuyển động tốt - Tốc độ bit cho hệ thống nén studio - Tốc độ bit phù hợp cho trao đổi liệu, ghi/lưu trữ dựng phi tuyến: - Nếu format sản xuất/lưu trữ dựa Frame I tốc độ bit không nhỏ 100 Mb/s - Nếu format sản xuất/lưu trữ dựa MPEG-2 Long GOP, tốc độ bit không nhỏ 50 Mb/s - Hậu kỳ phải format gốc (native) dùng codec khác 160 Mb/s - Nối tầng (cascading) format nén khác nhau: Tránh việc nối tầng (cascading) format nén khác điều nhanh dẫn tới suy giảm chất lượng ảnh tổng thể Tốt chọn họ nén đơn cho sản xuất truyền Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang 98 Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam hình dòng phạm vi chuỗi sản xuất điều tăng cường hiệu tránh trình biến đổi tốn thời gian, làm giảm chất lượng (Phần chọn format nén: MPEG-2 Long GOP) - Chuyển đổi tiêu chuẩn: Việc đổi tiêu chuẩn phải sử dụng thiết bị hỗ trợ bù chuyển động đồi với chuyển đổi tần số frame cần thiết (hạn chế chất lượng ảnh bị đánh đổi với rung lắc với chương trình thể thao nhanh có chuyển động nhanh) Đối với chuyển đổi lên – xuống (up-down) SDTV HDTV chuyển đổi chéo (crossconversions) format HDTV có tần số frame không cần bù chuyển động Nhìn chung, chất lượng trình chuyển đổi phải đánh giá cẩn thận áp dụng biến đổi với chất lượng ảnh cao - Góp tin (contribution):Đối với mạng góp tin HDTV (MPEG-2) nên dùng 60 Mb/s (MPEG-2) cho chặng đơn, 90 Mb/s cho chặng kép Tổn hao chất lượng phải luôn nhỏ 6% với nội dung có yêu cầu chất lượng cao - Hiển thị liên tục:Các panel phẳng với thông số kỹ thuật bậc (grade 1) có với kích thước hình nhỏ (đến khoảng 23”) Theo đó, “các hình tham chiếu bậc 1” panel phẳng kích thước lớn (50”) hình plasma cần đánh giá chất lượng tín hiệu video thực nghiệm (Các hình lớn gây artefact nén đồ họa động dễ thấy so với hình nhỏ tham chiếu đường kính nhỏ, nghĩa người xem nhận điều nên dùng hình panel phẳng lớn cho việc đánh giá chất lượng thực nghiệm) - Nhận dùng camera HD phụ thuộc vào đặc tính nó: - Dựa thông số vật lý thông số hoạt động camera nhiều tiêu chí quan trọng khác, camera đặt bậc (dải sử dụng nhắm tới) Qua trình cải tiến phát triển, công nghệ camera công nghệ codec tránh khỏi chồng lấp chất lượng camera bậc cạnh Tuy nhiên, thông số hoạt động phải yếu tố để chọn lựa loại camera Theo đó, tiêu chuẩn bậc quan trọng cho camera độ phân giải (resolution), độ nhậy (sensivity), nhiễu (noise), alias, dải exposure, Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang 99 Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam codec format ghi (cho camera có recorder) phức tạp dòng làm việc - Dù camera đáp ứng yêu cầu bậc bị hạ bậc codec gắn kèm với Codec nhận tối thiểu phải là: - • ≥ 50 Mb/s 4:2:2 cho codec inter-frame, • ≥ 100 Mb/s 4:2:2 cho codec intra-frame • Đối với tin tức tiêu chuẩn giảm xuống: • Các codec MPEG-2 inter-frame 35 Mb/s 4:2:0, • Các codec AVC intra-frame 50 Mb/s 4:2:0 Các format HD giá thành thấp format HD dân dụng không sử dụng thường xuyên cho nhận nội dung HD Nếu buộc phải sử dụng hoàn cảnh đặc biệt nghề báo video, tường thuật vùng khủng hoảng … không nên thực xử lý định dạng nhận gốc - Đồ họa text: Phải sử dụng chữ lớn, rõ ràng cho caption (dòng chữ ảnh), text đồ họa phải đảm bảo đọc tất hình TV Khuyến cáo cho độ cao font HD tối thiểu cho caption 40 dòng HD - Audio - Không sử dụng nén (giảm tốc độ liệu) sản xuất tín hiệu audio Nên sử dụng âm HDTV 5.1 surround sound để tăng cường giá trị sản xuất Tuy nhiên dung Dolby E chuỗi sản xuất trộn chèn giọng bổ sung đòi hỏi phải tuân thủ nghiêm ngặt chu trình giải mã/mã hóa Khi sử dụng thiết bị Dolby E, độ trễ frame sẵn có thiết bị phải quản lý cẩn thận để đảm bảo đồng với video - Về lip-sync: tất tín hiệu audio phải khóa (lock) với video clock Audio video phải trì đồng qua toàn chuỗi sản xuất tới đầu trạm TV, điều phải kiểm tra dòng truyền tải phát xạ Phải đảm bảo độ trễ không nhận thấy người sử dụng cuối máy thu họ cài đặt - Các hệ thống sản xuất truyền hình mới:Tiến đến tất hệ thống sản xuất TH phải HDTV Các thiết kế phải hỗ trợ tất format HDTV nêu EBU Tech 3299 Việc hỗ trợ chất lượng 1080p50 phải trọng Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang 100 Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam thiết bị có thời hạn sử dụng lâu dài router Việc lưu trữ (archive) phải sẵn sang hỗ trợ HDTV Đối với phân phối chương trình DTV - Yêu cầu tốc độ bit cho phân phối video - Việc thử nghiệm mã hóa phát xạ H.264/AVC năm 2007 2008 khuyến cáo tốc độ bit phải 10 Mb/s cho tín hiệu 720p50 12 Mb/s cho tín hiệu 1080i25 Format 1080i25 cần tốc độ bit cao 20% so với format 720p50 để đạt chất lượng ảnh thụ cảm Tuy nhiên, từ thời gian mã hóa hệ (thế hệ thứ ba) hoàn thiện so với hệ trước nhiều, làm giảm đáng kể yêu cầu tốc độ bit - Việc sử dụng ghép kênh thống kê cho phép đạt tốc độ tổng thể cao ghép kênh tốc độ bit cố định cho số chương trình ghép kênh - Yêu cầu tốc độ bit cho phân phối audio - Bảo đảm tốc độ bit tối thiểu: • 192 kb/s cho kênh stereo cho tất audio MPEG-2/Layer Nếu dung lượng có sẵn nên sử dụng 224 kb/s Layer II bảo đảm cung cấp chất lượng cao cho tín hiệu phức tạp • 64 kb/s cho kênh stereo tất hệ thống phân phối nén audio tiên tiến (như AAC) - • 192 kb/s cho audio đa kênh 5.1 mã hóa HE-AAC • 320 kb/s cho audio đa kênh AAC/AC3 Yêu cầu độ to âm thanh: Người xem dễ khó chịu than phiền khác loudness bên chương trình Nên thay việc đo chuẩn hóa mức âm đỉnh sang đo chuẩn hóa loudness Điều cho phép cải thiện nghiêm túc liệu audio 4.4 Các qui trình sản xuất chƣơng trình Đài THVN Trên sở thực tế hạ tầng trang thiết bị có TT KTSXCT trang thiết bị TT sản xuất chương trình đưa vào sử dụng Mô hình trung tâm sản xuất chương trình dựa file cho TT KTSXCT đề xuất sau: Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang 101 Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam Ingest OB Van Local Centers Program Production Network MCR/M CC Studio Transmission Archive NLE Inews Hình 4.2 - Mô hình sản xuất chương trình cho TT KTSXCT [5] Hệ thống mạng sản xuất chương trình liên kết với mạng WAN ethernet tốc độ cao (Gbps) Tại liên kết trao đổi liệu video phận liên quan SXCT.Hệ thống trường quay, hệ thông dựng phi tuyến (NLE), hệ thống INews, Xe lưu động (OB Van),các trung tâm khu vực, trung tâm liệu… Sản phẩm chuẩn bị phát sóng đẩy vào server phát sóng tự động Tổng khống chế Những liệu phát sóng lưu trữ sáng liệu tạm thời tư liệu Dữ liệu tạm thời tự động xóa sau khoảng thời gian Còn việc sưu liệu sách yêu cầu NLE: đề xuất công nghệ SAN liên kết cáp quang tốc độ cao Studio: có chuyên biệt theo chức Những Studio văn nghệ, game show đòi hỏi hiệu ứng, ghi nhiều multicamera, Studio làm tin có khả thay đổi đa dạng, có chức trường quay ảo,… 4.5 Lộ trình thực [2] Theo kế hoạch số hóa truyền dẫn phát sóng truyền hình số mặt đất Việt Nam thực số hóa song song với ngừng phát sóng truyền hình analog mặt đất chia thành giai đoạn: Giai đoạn 1: Thực số hóa truyền hình mặt đất thành phố trực thuộc Trung ương Hà Nội ( cũ) , TP HCM, Hải Phòng, Đà Nẵng Cần Thơ thành Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang 102 Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam phố kết thúc việc phát sóng tất kênh chương trình truyền hình hạ tầng analog, chuyển hoàn toàn sang truyền hình số mặt đất trước ngày 31/12/2015 Giai đoạn 2: Tiến hành số hóa 26 tỉnh khác Hà Nội (mở rộng), Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, Quảng Ninh, Thái Nguyên, Ninh Bình Khánh Hòa, Bình dương, Đồng Nai, Bà Rịa - Vũng Tàu, Vĩnh Long, Đồng Tháp Dự kiến, đài chuyển đổi hoàn toàn sang truyền hình số mặt đất trước ngày 31/12/2016 Giai đoạn : Tiếp tục mở rộng 18 tỉnh thành khác gồm Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Bình Định, Phú Yên, Bình Phước, Sóc Trăng, Cà Mau phát sóng hoàn toàn truyền hình số mặt đất ngày 31/12/2018 Giai đoạn 4: Sẽ tiến hành với tỉnh lại thuộc vùng sâu, vùng xa miền núi phía Bắc, Tây Nguyên với thời hạn chót ngày 31/12/2020 Đến năm 2015 sản xuất 03 kênh chương trình truyền hình số có độ phân giải cao HDTV Đến năm 2020 tất kênh chương trình HDTV Ngày 01/04/2013 phát thử nghiệm VTV3 HD đến ngày 01/06/ 2013 phát thức VTV3 HD thành phố Hà Nội TP Hồ Chí Minh Ngày 02/09/2013 phát thử nghiệm VTV6 HD Nên chưa có tổng kết đánh giá ! Kết luận: Được phát triển xây dựng hệ thống có sẵn SDTV VTV nên phải tận dụng hạ tầng kỹ thuật sẵn có đảm bảo để người dân thích nghi với chuyển đổi Việc lựa chọn tiêu chuẩn HDTV 720/50p dựa sở Chuẩn 720/50p chưa phải cao HDTV phù hợp với phát triển thích ứng khán giả xem truyền hình Sau xã hội phát triển chuyển lên full HD Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang 103 Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam KẾT LUẬN Cùng với phát triển khoa học công nghệ, việc phát triển truyền hình số, HDTV trở thành đích đến cho truyền hình nhiều quốc gia giới nhờ vào bước đột phá kỹ thuật nén file Khi phát HD, nén MPEG2 tốn kênh tần số, phát MPE đài nhờ công nghệ mà phát tín hiệu mặt đất, lẫn cáp hay IP vệ tinh thuận lợi Các nước tiên tiến đẩy mạnh việc quảng bá triển khai dịch vụ truyền hình có độ phân giải cao HDTV Hiện giới chưa thống tiêu chuẩn HDTV chung Các tổ chức truyền hình đành cố đạt vài thông số chung cho HDTV theo hai loại tần số mành 30Hz 25Hz Tại Việt Nam dịch vụ HDTV đưa vào nghiên cứu triển khai thử nghiệm phát sóng Trên thực tế, nhiều người dùng Việt Nam chưa thưởng thức trọn vẹn công nghệ HD có đầu HD-DVD hình HD Vì để tạo sản phẩm đạt chuẩn Full HD 1080, tất thiết bị từ máy quay phim, hệ thống biên tập, lưu trữ, truyền, phát, dẫn thu hình, phát hình phải đạt chuẩn Full HD 1080 Hiện đơn vị phát sóng, truyền dẫn theo cách khác nhau: DVB-T, DVB-S, DVB-C Và việc áp dụng phát theo chuẩn DVB-T2, DVBS2, DVB-C2 sử dụng kỹ thuật nén tiên tiến MPEG-4/AVC tất yếu việc phát triển mà DVB-T2 có dung lưọng kênh truyền tăng lên đến 50% độ tin cậy chất lượng dịch vụ cải thiện rõ rệt; DVB-S2 sử dụng số kỹ thuật kết hợp mã sửa sai HCB/LDPC, kỹ thuật quay chòm sao, mở rộng chế độ FFT sơ đồ điều chế QAM; DVB-C2 sử dụng kỹ thuật điều chế mã hoá kênh làm tăng hiệu suất sử dụng phổ lên 30% dung lượng đường truyền mạng HFC tăng 60% Đài Truyền hình Việt Nam coi HDTV công nghệ dịch vụ cốt lõi Vấn đề cần phải nghiên cứu lựa chọn thời điểm triển khai phù hợp với điều kiện tài tình hình phát triển kinh tế xã hội Việt Nam nhu cầu người xem truyền hình VTV phát sóng thử nghiệm triển khai dịch vụ HD chương trình phim truyệntrên số kênh truyền hình có thu phí nhận đánh giá tích cực từ phía người xem truyền hình Tuy nhiên tính chất mới, phức tạp, đa dạng tính mở công nghệ đặc biệt lĩnh vực phát truyền hình giới nên chắc cho nhiều khám phá công nghệ mẻ Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang 104 Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam Những nội dung đƣợc đề cập luận văn - Nghiên cứu tổng quan kỹ thuật sở truyền hình kỹ thuật số truyền hình độ phân giải cao HDTV - Khảo sát thực tế tình hình triển khai, công nghệ lựa chọn tham số kỹ thuật áp dụng triển khai HDTV Đài truyền hình Việt Nam - Lộ trình triển khai HDTV Đài truyền hình Việt Nam Những đóng góp khoa học thực tiễn - Đề tài tổng hợp công nghệ kỹ thuật liên quan đến việc triển khai dịch vụ truyền hình độ phân giải cao HDTV công nghệ triển khai thực tế Việt Nam - Về mặt thực tiễn, hi vọng luận văn tài liệu tham khảo mang tính khái quát kiễn thức sở để kỹ sư, cán kỹ thuật làm việc lĩnh vực dùng làm tài liệu tham khảo, bổ sung kiến thức nâng cao trình độ nhằm phục vụ công tác chuyên môn Những hạn chế luận văn Trong giới hạn nghiên cứu đề tài, đề cập tới nghiên cứu tổng quan khảo sát tình hình thực tế triển khai Đài Truyền hình Việt Nam Đề tài mang tính nghiên cứu lý thuyết kết hợp với tìm hiều thực tế triển khai nên chưa có giải pháp kỹ thuật mang tính toàn diện có tính ứng dụng thực tiễn Mặc dù có nhiều cố gắng nghiên cứu công nghệ thời gian trình độ người viết hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong tham gia đóng góp ý kiến thầy cô bạn để luận văn hoàn thiện Hƣớng nghiên cứu Ngoài truyền hình HDTV phát triển bùng nổ giới, xu hướng phát triển khác vô mạnh mẽ HDTV cho điện thoại di động Việt Nam quốc gia có tốc độ phát triển nhanh số lượng thuê bao di động đặc biệt số người dùng điện thoại thông minh Trên sở đó, việc nghiên cứu HDTV mạng di động cần thiết mẻ Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang 105 Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam Thay lời kết, xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hoàng Dũng người hướng dẫn khoa học, trực tiếptruyền đạt cho kiến thức góp ý chi tiết để giúp hoàn thành luận văn Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang 106 Truyền hình độ phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] BITKOM (2008) HDTV Technological Insights to High Definition Television [2] Bộ quy hoạch phát triển VTV giai đoạn 2010 – 2020 [3] Charles Poynton (2003),“Digital video and HDTV Algorithms and Interfaces”, Copyright 2003 by Elsevier Science (USA), Printed in United States of America [4] Đề án phát triển công nghệ VTV [5] Đỗ Công Hùng, Đinh Thế Cường, Nguyễn Quốc Bình “Nâng cao chất lượng hệ thống OFDM BICM-ID” [6] [7] European Broadcasting Union (April 2009),“Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital transmission system”, CH-1218 GRAND SACONNEX (Geneva),Switzerland Jim Krause, MA (2006), "HDTV- High Definition Television", Indiana University Department of Telecommunications 1229 East 7th Street, Bloomington [8] [9] K.F.Ibrahim (2007), “Newnes Guide to Television and Video Technology”,Copyright 2007 Elsevier Ltd, Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP, UK Ngô Thái Trị “Truyền hình số” NXB Khoa học kỹ thuật, 2001 [10] Nguyễn Kim Sách “Truyền hình số có nén multimedia” NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2000 [11] Nội san Khoa học kỹ thuật truyền hình (lưu hành nội bộ) [12] Quyết định số 1865/QĐ-THVN, ngày 17/12/2012 Tổng Giám đốc Đài Truyền hình Việt Nam Tiêu chuẩn kỹ thuật truyền hình Đào Thị Liên Hƣơng – CB 130596 Trang 107 ... Việt Nam Truyền hình số có nén sử dụng rộng rãi cho nhiều cấp chất lượng khác Từ SDTV có chất lượng tiêu chuẩn đến HDTV có chất lượng cao với tốc độ bit từ – 24 Mb/s, truyền dẫn phát sóng qua cáp,... người xem hình ảnh có chất lượng cao, ấn tượng trung thực với ảnh thực tế Cũng hiểu HDTV nâng cấp chất lượng cao so với truyền hình độ phân giải tiêu chuẩn SDTV độ phân giải, quét dòng hỗ trợ... phân giải cao HDTV ứng dụng Đài truyền hình Việt Nam biến đổi Về nguyên tắc, độ dài dãy nhị phân lớn độ phân giải tín hiệu cao, độ phân giải bit/mẫu Các loại mã truyền hình số bao gồm: - Các mã