Nghiên cứu về truyền hình độ phân giải cao hdtv

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ===== ===== đồ án tốt nghiệp đại học Đề tài: Nghiên cứu truyền hình độ phân giải cao HDTV Ngườ n ng d n n c p : ThS Ngun anh qnh n : ngun tn vị : 49K - §TVT Mã số sinh viên : 0851085153 NGHỆ AN - 01/2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH - BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Tuấn Vũ Số hiệu sinh viên: 0851085153 Ngành: Điện tử - Viễn thơng Khố: 49 Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Anh Quỳnh Cán phản biện: Nội dung thiết kế tốt nghiệp: Nhận xét cán phản biện: Ngày tháng năm Cán phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii DANH MỤC HÌNH VẼ iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ 11 Đ i m truy n h nh số 1 Cá phư ng th truy n ẫn truy n h nh số 1.3 Các hệ tiêu chuẩn truy n dẫn truy n hình số m t ất 1.3.1 Giới thiệu chung chuẩn So sánh i m ưu việt ATSC DVB- T 1.4 Lựa chọn tiêu chuẩn truy n hình số m t ất c nước Cá nước giới 1.4.2 Tại Việt Nam C sở truy n hình số 1.6 Số hóa tín hiệu truy n hình 10 1.7 Biến ổi tư ng tự sang số 11 1.8 Biến ổi số s ng tư ng tự 12 1.9 Nén tín hiệu truy n hình 12 1.10 Truy n dẫn tín hiệu truy n hình số 14 1.11 Hệ thống truy n tải 19 1.12 Kết luận hư ng 19 CHƯƠNG TRUYỀN HÌNH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO HDTV 20 2.1 Giới thiệu v HDTV 20 2.2 Tỷ lệ ảnh 21 2.2.1 Ảnh tỷ lệ ảnh 21 2.2.2 Giới thiệu mảng pixel 22 Cá ịnh dạng ảnh c a HDTV 22 2.3.1 So sánh tỉ số ảnh 23 2.3.2 Quét HDTV 24 2.4 Biến ổi ịnh dạng video 26 Định dạng quét 26 2.4.2 Biến ổi tỉ lệ khn hình 27 2.5 Nhận xét 29 2.6 Kết luận hư ng 31 CHƯƠNG TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU HDTV 32 cho tiêu chuẩn HDTV Studio 32 3.1 Những yêu cầu 3.1.1 Hệ thống HDTV lý tưởng 32 3.1.2 Tần số mành tần số ảnh 33 3.1.3 Quét xen kẽ hay liên tục? 33 Tư ng hợp với hệ truy n hình số 4:2:2 33 3.2 Truy n phát sóng tín hiệu HDTV 34 3.2.1 Truy n phát sóng tín hiệu HDTV qua vệ tinh 35 3.2.2 Kỹ thuật „siêu lấy mẫu‟ SNS 35 3.2.3 Các hệ thống số hoàn thiện DATV (hệ MUSE) 36 3.2.4 Hệ HD- MAC 36 3.2.5 Vệ tinh Vinasat 37 3.3 Các thông số c a HDTV 39 3 Phư ng pháp hi n thị xen hình 39 3.3.2 Các thông số c a HDTV STUDIO 40 3.3.3 Chiến lược phát tri n HDTV 41 3.4 Các thiết bị hi n thị 44 3.4.1 Màn hình LCD 44 3.4.2 Màn hình Plasma 46 3.4.3 Màn hình LED 47 3.4.4 Màn hình Laser 48 3.5 Kết luận hư ng 48 CHUƠNG CÁC HỆ THỐNG HDTV VÀ TÌNH HÌNH HDTV TẠI VIỆT NAM 49 4.1 Hệ thống HDTV 1250/50/2: (Châu Âu) 49 1 Mã ộ chói cố ịnh 50 Nâng o biên ộ tần số cao (preemphasis) 51 4.1.3 Lựa chọn màu s ấp 51 4.2 Máy thu tín hiệu HDTV 52 4.2.1 Máy thu tín hiệu MUSE 52 4.2.2 Máy thu tín hiệu HDMAC 53 Gener tor ồng 58 4.3.1 Nguyên lý hoạt ộng c a generator 58 4.3.2 Phần số c a generator 60 4.3.3 Phần tư ng tự c a generator 60 4 HDTV ó băng tần rộng (W-HDTV) 61 4.4.1 Hệ thống W-HDTV số 61 4.4.2 Truy n phát sóng tín hiệu W-HDTV 61 4.5 Tình hình HDTV Việt Nam 62 4.5.1 Tại Thành Phố HCM 62 4.5.2 Tại Hà Nội nước 63 4.5.3 Giải pháp phát tri n HDTV 64 4.6 Kết luận hư ng 64 KẾT LUẬN CHUNG 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 LỜI NÓI ĐẦU Ngày n n kinh tế phát tri n ời sống vật chất c àng ược nâng cao, yêu cầu v chất lượng người dân ngày hư ng tr nh truy n hình, giải trí ngày lớn Cùng với ó phát tri n vượt bậc v khoa học kỹ thuật công nghệ Lĩnh vực truy n hình năm trở lại ây nhảy vọt, phong phú ng ó bước tiến ạng h n Truy n hình analog, truy n hình cáp, truy n hình kỹ thuật số m t ất, truy n hình vệ tinh DTH phát tri n mạnh v số lượng chất lượng, lan tỏa khắp tỉnh, thành phố cạnh tranh lẫn Tuy vậy, có thực tế là, nhà sản xuất truy n hình Việt Nam ng phát sóng hư ng tr nh hệ n log igit l ho nên người dân phải tiếp nhận hư ng tr nh truy n h nh hư gi ng ượ mong muốn, k nh ã sắm cho loại tivi LCD Full HD cỡ lớn Sự kiện vệ tinh VINASAT-1, vệ tinh viễn thông ầu tiên c a Việt Nam bay vào quỹ ạo ã mở kỷ nguyên ho lĩnh vực Thơng tin - Truy n thơng nói hung, lĩnh vực truy n hình nói riêng Nếu so sánh với truy n hình chuẩn SDTV nay, HDTV có nhi u ưu h n hẳn Truy n hình SDTV Việt Nam n y ó ộ phân giải cao 720 i m chi u ng ng 576 i m chi u dọc (720 x 576) ó, truy n hình HDTV có số lượng i m ảnh lên ến 1920 x1080, số lượng chi tiết ảnh c a HDTV cao gấp lần so với SDTV, cho hình ảnh sắc nét, chân thực, sống ộng Hệ thống âm 5.1 vốn ược dùng nhi u dàn nhạc nhà hay rạp chiếu phim, xuất sóng truy n h nh Thêm vào ó, tỉ lệ tiêu chuẩn khung h nh ũ 4:3 làm người xem mau mỏi mắt với HDTV, tỉ lệ khn hình 16:9 hi n thị úng kí h thước thật c a hình ảnh Sử dụng HDTV hình rộng, người xem khơng cịn nhìn thấy hình ảnh ân ối Màn hình khơng cịn tượng bóng ma, mờ nhiễu xem trình truy n thống hư ng ng ó m t Việt Nam Xuất phát từ thực tế ó, em ã tiến hành xây dựng án tốt nghiệp với tài v HDTV Em xin chân thành cảm n thầy giáo ThS Nguyễn Anh Quỳnh ã tận t nh hướng dẫn, tạo i u kiện em có th hồn thành tốt án c a Vinh, tháng năm 2013 Sinh viên Nguyễn Tuấn Vũ i TÓM TẮT ĐỒ ÁN Trên sở nghiên c u truy n h nh ộ phân giải cao, kết hợp với nhu cầu thực tế v hệ thống truy n h nh ộ phân giải cao Việt Nam ũng giới, ược gúp ỡ c a thầy giáo: ThS Nguyễn Anh Quỳnh, Kho Điện Tử Viễn Thông, Trường Đại họ Vinh Em ã nghiên u tài này: Đ tài “Nghiên cứu truyền hình độ phân giải cao HDTV” ược trình bày thành phần s u : Chư ng I: Giới thiệu chung v truy n hình số Chư ng II: Truy n h nh ộ phân giải cao HDTV Chư ng III: Truy n dẫn tín hiệu HDTV Chư ng IV: Các hệ thống HDTV tình hình HDTV Việt Nam ABSTRACK On the basis of High – Definition- Television research, combined with the practical needs of a High - Definition- Television system in Viet Nam as well as in the world Is the help of teacher: Nguyen Anh Quynh MA, Faculty of Electronics and Telecommunications, University of Vinh I have researched this topic: “Research on high-definition- television HDTV” is presente in four p rts s follows: Chapter I: Introduction to digital Television Chapter II: High Definition Television HDTV Chapter III: Tranmission HDTV in Viet Nam situation Chapter IV: The HDTV systems and Viet Nam situation ii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Khả hống lại can nhiễu c a tín hiệu truy n h nh tư ng tự kênh Hình 1.2 Khả hống lại can nhiễu c a tín hiệu truy n h nh tư ng tự kênh lân cận Hình 1.3 So sánh chất lượng tín hiệu số tư ng tự Hình 1.4 So sánh phổ tín hiệu tư ng tự tín hiệu số Hình 1.5 Phần trăm số nước lựa chọn tiêu chuẩn Hình 1.6 S truy n hình số phân phối cho truy n hình số 10 Hình 1.7 S khối mạch biến ổi video số s ng tư ng tự 12 Hình 1.8 Tập hợp kỹ thuật giảm liệu tạo ịnh dạng nén JPEG, MJPEG, MPEG 13 Hình 1.9 Mã hóa, giải mã DPCM 14 Hình 1.10 Cấu trúc MPEG- phân lớp 15 Hình 1.11 Dịng hình PS 16 Hình 1.12 Định dạng dịng truy n tải MPEG-2 17 Hình 1.13 Dịng truy n tải TS 18 Hình 1.14 Ghép kênh dòng bit truy n tải cấp hệ thống 18 Hình 2.1 Tỷ lệ hình ảnh truy n hình Tỷ lệ viết theo quy ước rộng:cao 21 Hình 2.2 Giới thiệu ịnh dạng video 21 Hình 2.3 Đi m ảnh c a số tiêu chuẩn quy ước quét th tự trái sang phải, s u ó ầu trang tới cuối ùng, ánh số hàng cột từ (0,0) phía bên trái 22 Hình 2.4 So sánh tỉ số ảnh giữ tivi thường HDTV 23 Hình 2.5 HDTV quét 30 60 khung h nh giây ược chuẩn hóa với ịnh dạng 1280x720 (1Mpx, quét liên tụ „Progressive‟ ), 1920x1080 (2 Mpx quét xen kẽ „Interl e ‟ ho c quét liên tục „Progressive‟) 24 iii Hình 2.6 Phư ng pháp theo chi u ng: ảnh gốc 4:3 cấy vào ịnh dạng 16:9 27 Hình 2.7 Phư ng pháp bảng biên: ảnh 4:3 cấy vào ịnh dạng 16:9 28 Hình 2.8 Giải pháp c a sổ trung tâm: cắt ảnh 16:9 bên thành ảnh 4:3 29 Hình 2.9 Phư ng pháp letterbox: ảnh gốc 16:9 cấy vào ịnh dạng 4:3 29 Hình 2.10 Tần số lấy mẫu SDTV Widescreen sử dụng 13.5 MHz, thực tế số mẫu ược lấy dãn 4/3 so với ịnh dạng chuẩn 4:3 30 Hình 3.1 Vệ tinh Vinasat 37 Hình 3.2 S Hình 3.3 Bố trí i m ảnh cho hình 44 Hình 3.4 Các lớp cấu tạo hình LCD 44 Hình 3.5 Cấu tạo i m ảnh hình Plasma 46 Hình 3.6 Cấu tạo i m ảnh hình LED 47 tổng th c a trạm thu phát vệ tinh 38 iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh đầy đủ Tiếng Việt Hội ồng v hệ thống ATSC Advanced Television System Commitee truy n h nh ải biên C/N Carrier/Noise Sóng m ng/tạp âm CD Compact Disk CD COFDM Coding Othogonality Fequency Division Mltiplexing Mã hóa ghép kênh theo tần số trự gi o Nhóm huyên gi truy n DiBEG Digital Broadcasting Expert Group h nh số DVB Digital Video Broadcasting Truy n h nh số DVB- Digital Video Broadcasting-Cable / C/S/T Satellite / Terrestrial Truy n h nh số qu áp / vệ tinh / phát sóng m t ất Truy n h nh ộ phân giải EDTV Enhanced Definition Television FEC Forward Error Correction HDTV High Definitiom Televisiom ISDB Integrated Services Digital Broadcasing LDTV Low Definitiom Television mở rộng Sử lỗi tiến (thuận) Truy n h nh ộ phân giải o Truy n h nh số ị h vụ tí h hợp Truy n h nh ộ phân giải thấp Nhóm chuyên gia nghiên MPEG Moving Pictures Experts Group v u v ảnh ộng - Với mã ộ chói cố ịnh hệ DHMAC, méo màu có th tối thi u hóa tín hiệu HDMAC sử dụng tam giâc màu rộng h n Việ th y ổi tập màu s ấp có th thực ược gắn ch t với mã ộ chói, khơng nhiễu có ảnh hưởng lớn S u ây tập màu s ấp cho HDTV nguyên tắc: a Vị trí màu thực rộng tốt b Nghiên c u bi u diễn màu trực tiếp c a nguồn màu EBU (Rec.31/EBU) cho camera màu c Cải biên ịnh lý khuế h ại thành phần C1, C2 c a mã cho phát sóng nhằm cải thiện việc bi u diễn màu máy thu thông thường d Chọn cách bi u diễn tỉ số tín hiệu nhiễu SNR studio 4.2 Máy thu tín hiệu HDTV Có loại máy thu h nh HDTV theo hệ phát sóng MUSE (Nhật) HDMAC (Châu Âu) 4.2.1 Máy thu tín hi u MUSE Bộ nhớ ảnh ùng máy thu h nh ó ung lượng khoảng 10Mb (chiếm tỉ trọng v giá thành o ối với toàn linh kiện c a máy thu hình) Tín hiệu ược chuy n sang dạng số sau tách tín hiệu âm thanh, tín hiệu ồng tín hiệu phụ, tín hiệu vi eo ược ghi vào nhớ Đi u n thích hợp tr nh ọc từ nhớ ảnh cho phép thực trình nội suy (phụ thuộc vào thị vector chuy n ộng cho khối hình ảnh) Cùng với trình q trình dãn tín hiệu màu Cuối cùng, sau biến ổi số - tư ng tự D/A, ta nhận ược tín hiệu HDTV có tỉ số khn hình 5:3 Độ phân giải c a phần tử ảnh tĩnh phí thu ũng giống ảnh gốc từ mer HDTV Độ phân giải c a phần tử ảnh ộng có phần h n so với ộ phân giải tĩnh Do i m tâm sinh lý c a mắt ống phát hình (phân tích ảnh) thấy xuất nhịe phần ảnh ộng, không thái Nếu sử dụng mạch khử nhòe máy thu, th ộ nét giảm i Ảnh thu ược từ tín hiệu MUSE ượ ánh giá h quan thống kê Kết cho thầy phần ảnh tĩnh không bị giảm chất lượng v bậ 52 ộ xám (gr tion), ngược lại ảnh ộng có giảm chất lượng, không k Nếu máy phát tín hiệu MUSE vệ tinh có cơng suất 100W (dải tần Ku) máy thu vệ tinh TVRO dùng Anten P r bol ó ường kính 1m, ta nhận ược phía thu tỉ số tín hiệu nhiễu S/N = 41 dB chất lượng hình ảnh áp ng với hình ảnh HDTV Máy thu HDTV ượ i u chỉnh theo kênh c DBS Cá h i u chỉnh ũng n giản máy thu h nh thông thường Các mạch IC (vi iện tử) ngày rẻ k mạch nhớ hình ảnh 10Mbit Nếu sản xuất máy thu hình với số lượng lớn, giá thành giảm Hiện giá máy thu tín hiệu MUSE cịn cao so với máy thu h nh thơng thường (trong ó giá thành mạch giải mã, nhớ hình ảnh chiếm tỉ trọng cao Hệ thống MUSE ược phát qua vệ tinh ho phép thu ược hình ảnh có chất lượng cao theo tiêu chuẩn 1125 dịng tỉ lệ khn hình 5: Tín hiệu video HDTV 1125 có dạng tư ng tự với kênh âm số, sử dụng kênh vệ tinh (băng tần 27 MHz) DBS 4.2.2 Máy thu tín hi u HDMAC Việc truy n tín hiệu h nh màu ưới dạng ghép kênh theo thời gian tín hiệu thành phần ã ược giới thiệu hệ truy n h nh thơng thường (có cải biên v tỉ lệ khn hình 16: 9) MAC (Multiplexed Alalogue Components) Trong hệ HDTV 1250 HDTV 1125, tín hiệu thành phần ược truy n với băng tần rộng h n nhi u (băng tần tín hiệu chói: 25-30 MHz) Trong hư ng tr nh EUREKA‟95 ó hệ thống HDMAC (High Definition MAC), cho phép truy n tín hiệu HDTV 1250 qua kênh vệ tinh (dải Ku) Hệ HDMAC hệ thống hỗn hợp, ó tín hiệu vi eo tư ng tự ược nén với tỉ lệ thích hợp truy n với tín hiệu số DATV (Digital Assisted Television) Hệ thống cho phép máy thu hình khơi phục lại hình ảnh có chất lượng o HDTV 1250 ùng với âm số có chất lượng cao Ưu i m c a hệ thống HDMAC so với hệ MUSE c a Nhật tư ng hợp với hệ D2-MAC (hệ thống truy n h nh thơng thường có cải biên phát qua vệ tinh châu Âu) Máy thu hình có giải mã D2-MAC có th thu ược trực tiếp tín hiệu HDMAC 53 4.2.2.1 Tín hiệu video HDMAC Các tín hiệu video thành phần hệ MAC ược nén thời gi n cho tín hiệu chói tín hiệu màu có th ghép kênh k dịng hình tạo thành tín hiệu Tỉ số nén tín hiệu chói 3: 2, cịn tín hiệu hiệu số màu 3: Băng s ấp theo tỉ lệ c a hệ số nén Đ truy n tín hiệu HDTV tư ng hợp với hệ thống MAC thông thường, cần phải hạn chế băng tần tín hiệu cách lấy mẫu ưới tần số lấy mẫu (ti u lấy mẫu), t c truy n mẫu th c a tín hiệu Cá i m ảnh ch a mẫu ược dị h i i m ảnh (1 pixel) ối với mành sau mành nhận ược tất mẫu Từ mẫu nhận ược (ghi vào nhớ) có th khơi phục lại hình ảnh với ầy ộ phân giải, ảnh không xuất phần ảnh chuy n ộng (làm nhòe ảnh) Phư ng pháp tốt với ảnh tĩnh Phần ảnh ộng cần phải truy n theo cách khác Ảnh HDTV ược chia thành khối nhỏ khối phần ảnh ộng Tùy thuộ ộ lớn tốc ộ chuy n ộng cho khối số liệu mà sử dụng phư ng pháp mã thí h hợp Nếu ảnh ảnh tĩnh ho c chuy n ộng chậm, dùng chuỗi mành Hình ảnh chuy n ộng nh nh ó ộ phân giải giảm Các hình ảnh (ảnh ộng) th y ổi mành cần chọn mẫu c ảnh chuy n ộng trung bình, chọn mẫu c mành Các thông tin v ảnh ộng phư ng pháp mã hó mành Đối với khử chuy n ộng ược truy n ến máy thu ưới dạng số liệu DATV S u ó sử dụng dịng chồng (shuffing) truy n tín hiệu HDTV 1250 tín hiệu MAC (truy n hình 625 dịng) Các mẫu từ dịng hình liên tiếp ược ghép kênh dòng Cách làm cho phép giảm i nửa số dịng hình kênh truy n Ở phía thu, mẫu từ dịng liên tiếp ược tách khơi phục lại ảnh 1250 dòng 4.2.2.2 Ghép kênh thời gian truyền số liệu Trong hệ HDMAC, tín hiệu video, âm số liệu ược ghép kênh theo thời gi n Đ truy n tín hiệu HDMAC có th sử dụng hệ thống thuộc họ MAC/packet: a D-HDMAC/packet b D2-HDMAC/packet 54 Hai hệ thống khác v số lượng kênh âm Cả hệ thống thích hợp cho việc truy n qua vệ tinh với băng tần u 11 MHz Ghép kênh tạo thành phần chính: - Tín hiệu video HDMAC - Nhóm số liệu thời gian xóa dịng (LBI) ch a tín hiệu âm - Nhóm số liệu thời gian xóa mành (FBI) ch a tín hiệu DATV Dung lượng kênh LBI có khả truy n kênh âm chất lượng cao ho c kênh âm chất lượng trung bình hệ D2-HDMAC, kênh âm chất lượng cao ho c 16 kênh âm chất lượng trung bình hệ D2MAC Cả trường hợp u tư ng hợp với hệ MAC/packet Kênh FBI truy n tín hiệu ki m tra dòng 1-22 311-334 (trừ dùng 312) Dung lượng kênh mành 1,2Mb/s, ượ ùng truy n tín hiệu DATV; cịn phần hư sử dụng truy n tín hiệu ki m tra số liệu phụ Trong tín hiệu HDMAC có từ mã xá ịnh ồng hình ảnh chuỗi ồng ũng giống hệ MAC/packet Các tín hiệu ồng bộ, ngồi ra, cịn nhận dạng h nh ảnh Thơng tin cần mành (80ms) Mành c xá ịnh chu kì mã hóa HDMAC, có thời gian hu k mã HDMAC mành ầu c a ảnh lẻ cịn mành c a chu kì mã HDMAC mành th c a ảnh chẵn Cá òng 312 623 ùng truy n tín hiệu ki m tra Các tín hiệu tư ng hợp với thiết bị o ho hệ thống MAC/packet Ngoài ra, phần ầu c a òng 312 ượ làm ầy (mỗi ảnh th 2) chuỗi giả ngẫu nhiên 512 bit Nó có nhiệm vụ giúp tr nh i u chỉnh Phần tín hiệu cần Dịng 625 ượ ùng ổn ịnh m en ó tất dịng (trừ dịng 625) báo hiệu v DATV (thơng báo v cấu trúc ghép kênh thời gian); Nó thơng số mới, nhằm mụ í h nhận dạng ghép kênh số liệu DATV Tín hiệu số liệu ược truy n nhỡ mã nhị phân kép hệ MAC/packet Trong kênh số liệu LBI, tia số liệu t c thời có tố ộ 10,125 Mb/s cho hệ D2- HDMAC 20,25 Mb/s cho hệ D-HDMAC Đối với kênh FBI hệ tố u có ộ 20,25Mb/s Các số liệu ghép kênh FBI LBI ược truy n gói (packet) Form t (kí h thước) gói số liệu giống hệ MAC/p ket Gói xá 55 ịnh nhóm số liệu 751 bit ược chia thành phần: phần ầu phần số liệu Phần ầu bao gồm mã ịa chỉ, xá ịnh loại số liệu (ví dụ âm ho c DATV) Chi u dài phần số liệu 91 byte, ó byte bi u diễn phư ng pháp sử dụng gói Ở tất số liệu c a packet có sử dụng bit tối thi u hóa lỗi nhân (bit) Tiếp theo cộng chuỗi làm giảm thi u (scrambling sequense) vào số liệu modul 2, nhằm giảm thi u lượng trước biến ổi số - tư ng tự (D/A) 4.2.2.3 Mã hóa HDMAC BR tạo tín hiệu DATV S mã hóa tín hiệu HDMAC BR (BR: Bandwidth Reduction – Giảm băng tần) có giảm băng tần dự sở sử dụng DATV Tín hiệu HDMAC ược hình thành từ tín hiệu video HDMAC số liệu DATV Bộ mã hóa HDMAC BR sử dụng phư ng pháp mã tín hiệu chói: - Đối với phần ảnh tĩnh th sử dụng tam giác 80ms; Trong ảnh th nhận mẫu chẵn, ảnh mẫu lẻ - Đối với ảnh chuy n ộng nh nh ến 12 mẫu/40 ms, sử dụng tam giác 40 ms khử chuy n ộng - Đối với ảnh chuy n ộng cực nhanh, sử dụng tam giác 20 ms, khơng sử dụng hoạt ộng với phim 25 ảnh/s Các tín hiệu hiệu số màu ùng ược mã hóa HDMAC BR theo phư ng pháp; Phư ng pháp sử dụng cấu trú quin unx, òn phư ng pháp sử dụng: - Cấu trúc mẫu trực giao - Tam giác 80ms (cho ảnh tĩnh) ảm bảo ộ phân giải HDTV - Tam giác 40ms dùng cho ảnh chuy n ộng chậm, ối với ảnh chuy n ộng nh nh ến mẫu dùng tam giác 40ms - Đối với ảnh chuy n ộng nhanh, sử dụng tam giác 20ms - Trướ phát sóng, người ta cịn sử dụng nhi u biện pháp nh u ạt chất lượng hình ảnh tư ng hợp: - Suy giảm theo chi u ng giảm sai lệch v không gian (spatial folding) chập dòng (VCI) - Làm (nhòe) theo chi u chuy n ộng, m t ảnh tam giác 40ms (MCCI) 56 giảm hiệu ng rung b - Suy giảm không-thời gian (phụ thuộc tần số) theo trục thời gi n, giảm ộ lượn ( ộ uốn cong) c a biên ảnh (TCI) Trong máy thu hình HDMAC, tr nh ược thực ngược lại giải mã 4.2.2.4 Âm thơng tin khác Âm th nh ượ mã hó hệ MAC/packet Các thông số c a mã âm bao gồm: - Tần số lấy mẫu: 32 KHz cho âm có chất lượng cao, 16 KHz cho âm có chất lượng trung bình - Phư ng pháp mã: phư ng pháp mã tuyến tính 14 bit/mẫu (gần với 10 bit t c thời/mẫu) - Bảo vệ lỗi: m c bit/mẫu; m c bit/mẫu c a mã Hamming 4.2.2.5 Các thông số điều chế Mã tín hiệu video HDMAC dự sở ti u lấy mẫu, cho phép toàn kênh truy n không phụ thuộc mẫu liên tiếp với tần số lấy mẫu 20,25 MHz Đi u kiện hoàn toàn thỏa mãn, kênh thỏ mãn i u kiện th tần số Nyquist 10,125 MHz ho băng tần Các mẫu c a HDMAC có thêm tr nh, (Preemphasis) Việ tăng ộ rộng băng tần khoảng qu n sát ến hình làm tăng ó sửa phi tuyến lên 11,4 MHz làm giảm n nhiễu ộ nhạy với nhiễu so với hệ MAC thông thường Sửa phi tuyến (Preemphasis) thực kỹ thuật số có liên quan ến mẫu tín hiệu chói Các thơng số HDMAC truyền qua vệ tinh Đ truy n tín hiệu D-HDMAC D2-HDMAC người ta sử dụng i u tần FM Trong băng tần thực preemphasis phi tuyến, s u ó giảm v lượng tín hiệu thực i u chế giải tần Từ m en ến m c trắng c a phần tín hiệu chói, tăng biên ộ theo tần số ầu vào máy thu Độ nhạy ối với ộ di tần chuẩn 13,5 MHz/V i m ngưỡng c a mạch preemphasis tuyến tính thấp h n, th MHz cho tín hiệu vi eo ( i từ m ộ di tần ối với tần số thấp 9,54 en ến m c trắng tín hiệu chói) 57 Các thông số HDMAC truyền qua cáp Trong truy n hình cáp sử dụng i u biên với biên tần cụt VSB/AM ( i u chế âm) Biên ộ ỉnh c a tải hình có giá trị 100% M c biên ộ tải hình thấp 10% Như m logi “1” ng với 19% 91% m “0” ng với 55% m i u chế, m c logic i u chế Độ rộng băng tần khuyến cáo 12 MHz 4.3 Gene to đồng Như ã nói khác hệ HDTV1125 HDTV 1250 không lớn Sự r ời sau c a hệ HDTV 1250 kết c a việc nghiên c u hệ HDTV 1125 bổ khuyết vấn như: giải vấn tư ng hợp HDTV1250 hệ MAC (hệ HDTV1125 dùng tỉ lệ khn hình 5:3); giải vấn nhấp nháy tần số mành 50Hz 60Hz Trái tim c a tín hiệu truy n hình tạo xung ồng Xung ồng HDTV khác nhi u so với xung ồng cho truy n h nh thông thường S u ây generator tạo xung ồng cho hệ HDTV1250 Generator có nhiệm vụ tạo tín hiệu tất tín hiệu phụ theo tiêu chuẩn quét xen kẽ HDTV1125/50/2:1 tiêu chuẩn quét liên tục HDTV1250/50/1:1 (tiêu chuẩn châu Âu) tín hiệu cần thiết cho tiêu chuẩn quét xen kẽ là: - Tín hiệu ồng CS - Tín hiệu xóa CB - Tín hiệu i u n dịng HD - Tín hiệu i u mành VD - Tín hiệu nhận dạng ảnh FIP (Frame Identification Pulse) - Generator tạo xung ồng cho tiêu chuẩn quét liên tụ ũng tạo tín hiệu giống trên, trừ tín hiệu FIP 4.3.1 Nguyên lý hoạ động generator Đ trưng a tín hiệu ồng bộ: - Các tín hiệu ồng tín hiệu có m ( ng, 0, âm), ịn tín hiệu phụ tín hiệu m c - Thời gian xung, thời gian trễ xung chu kì lập lại bội số c hu k ồng hồ có tần số 2,25 MHz (T=444,4ns) 58 - Chu kì qt c a ảnh có th hi th nh hu k , ó tín hiệu ồng tín hiệu phụ có th theo chu kì ho c chu kì qt dịng ho c cố ịnh H i o Còn trưng ầu ược tạo kĩ thuật số với ộ hính xá o, ộ ổn ịnh trưng th ược thực ũng kĩ thuật số n giản h n Tín hiệu ồng tiêu chuẩn tín hiệu số với từ mã bit, cịn tín hiệu phụ ược bi u diễn từ mã bit Đ tạo thêm moment làm th y ổi m c tín hiệu (sườn xung), tần số từ từ mã không ược nhỏ h n tân số ồng hồ 2,25MHz Chu k ồng hồ thời gian xung hẹp tín hiệu ồng bộ, ó thời gi n xung ồng dòng theo tiêu chuẩn quét liên tục (1:1) Theo trưng th 3, tất dòng c a tiêu chuẩn quét xen kẽ chia làm nhóm, ó dịng c nhóm ng xét ó ùng ạng tín hiệu xung ồng tín hiệu phụ Ví dụ nhóm dịng 2-44 621-624, tín hiệu CS tạo xung m c; cịn tín hiệu HD xung chữ nhật ó ộ rộng hẹp, l p lại với chu kì qt ịng H=72T; ngược lại tín hiệu phụ cịn lại cố ịnh Trên sở dạng tín hiệu CS, CB, HD, VD, FIP, bi u diễn dạng tín hiệu số c a tín hiệu cho nhóm ịng ược kí hiệu B0,…B5 Đối với tiêu chuẩn quét liên tục thời gian quét ảnh, bi u diễn chu kì (thời gian) cho tín hiệu ồng tín hiệu phụ với chu kì 72T ho c cố ịnh Trong trường hợp này, chu kì l p lại dịng (2 dịng lân cận) chu kì qt dịng tiêu chuẩn 1:1 ngắn h n lần so với tiêu chuẩn 2:1 Tất ịng ược chia thành nhóm, mà tín hiệu ồng tín hiệu phụ c a dịng liên tiếp giống cho ịng nhóm ng xét Trạng thái logic tín hiệu ồng số tín hiệu phụ (tiêu chuẩn 2: 1) ược bi u diễn trị bit c a từ mã bit B0…B5, òn trạng thái logic tín hiệu số theo tiêu chuẩn 1:1 ược bi u diễn trị bit c a từ mã bit B0 B4 75 từ mã B0…B5 bi u diễn dạng tổng hợp tín hiệu chu kì 1, dòng quét (tiêu chuẩn 2:1) 72 từ mã B0…B4 bi u diễn dạng tín hiệu tổng hợp từ tín hiệu chu kì 2, dịng liên tiếp (tiêu chuẩn 1: 1) Trong chu kì quét ảnh xuất chuỗi B0…B5 nh u huỗi từ mã B0…B4 nh u với chi u dài 72 từ mã 59 4.3.2 Phần số generator Nguyên lý hoạt ộng c s khối phần số nhớ H cố ịnh ó hư ng trình Số liệu bi u diễn tín hiệu số B0…B5 a tất nhóm dịng (2 tiêu chuẩn) ược ghi vào nhớ H Các số liệu ược nhóm vào từ mã B0…B5 B0…B4, mà giá trị bit c a bi u diễn m c c a tín hiệu số 72 chu kì ồng hồ liên tụ ( i m) từ òng quét ầu Đ ghi tập số liệu trên, nhớ cần ung lượng khoảng 1KB: x 720B + 4x 72B = 846B Tuy nhiên, việc sử dụng phư ng pháp ịa hóa từ, nên sử dụng nhớ 2KB (type 2716) Cá ịa 11 bit phối hợp số i m nhóm dịng, số nhóm loại tiêu chuẩn, cụ th là: bit A0…A6 bi u diễn số i m bit A7…A9 bi u diễn số nhóm, cịn bit sau bi u diễn loại tiêu chuẩn Mạ h ếm i m, ếm dòng nhớ V ịnh mạch tạo Mạ h ếm hu k i m mo ulo 72 ếm 72 hu k ịa ồng hồ 2,25 MHz, xá ịnh òng 32ms, vào nhớ H số bit (bi u diễn số i m dòng) Các xung T có tần số ịng ượ ếm xá vào ếm dòng modul 1250 ịnh chu kì quét ảnh (tiêu chuẩn 2: 1) ếm 1250 dòng Mạch ến nhớ V số 11 bit bi u diễn số dòng Trong nhớ V ghi số bi u diễn số nhóm ịng theo phư ng pháp: nhờ ịa cho số dòng mà từ mã (sẽ số nhóm) ược ghi S u ịa (bằng số dòng từ mạ h ếm dòng) vào nhớ V, ầu nhớ có từ mã bit bi u diễn số nhóm dịng Từ mã xá (bit A7…A9) Bộ ếm i m cho phần lại c ịnh phần ịa nhớ H ịa (bit A0…A6) Từ nhớ H ọc từ mã bit bi u diễn trạng thái c thời gi n hu k xảy theo nhịp c ầu ồng hồ 2,25 MHz Sự th y ổi trạng thái ầu c a nhớ ồng hồ, tạo tín hiệu số B0…B5 4.3.3 Phần ương generator Nhiệm vụ c a phần tư ng tự bao gồm: - Biến ổi tín hiệu số ồng phụ thành tín hiệu tư ng tự - Sử ối x ng thời gian lên c - Phối hợp trở kháng sườn xung tín hiệu CS ến giá trị 50ns ầu c a tín hiệu úng với trở kháng sóng c a áp ồng trục 75 ohm 60 - Xá ịnh m c tín hiệu video chuẩn ch 0,6 Vpp/75 ohm (0,6 V ỉnh- ỉnh) xung ồng 2Vpp/750ohm tín hiệu phụ Đ ổn ịnh biên ộ tín hiệu tư ng tự, trước hết cần ổn ịnh iện áp chuản Uo sườn xung ầu D/A có giá trị khoảng 30ns = 5V Thời gian lên c gần phụ thuộ vào sườn lên xung tín hiệu số 4.4 HDTV ó băng tần rộng (W-HDTV) Do tiến c kĩ thuật số, phát tri n c a biến ổi quang- iện biến ổi iện- quang (camera máy thu hình) với ộ phân giải cao nên xuất hệ thống HDTV số băng rộng hệ th Các hệ thống cho chất lượng hình ảnh cao, nhi u âm (số) i kèm tín hiệu teletext ó ộ phân giải cao 4.4.1 H thống W-HDTV số Tín hiệu video số thành phần c a tín hiệu HDTV hồn chỉnh Ngun lý mã hó , i u chế thông số truy n dẫn phải bảo ảm chất lượng thông tin tốt Cùng với tiến v kỹ thuật giảm tố is rete osine tr nsform) mã hó ộ bit (như mã DCT- ưới băng tần (ti u mã hóa), tố ộ bit tín hiệu HDTV studio 1Gbit/s có th giảm xuống ưới 125Mbit/s mà không làm giảm chất lượng ảnh ( ánh giá h quan) Cùng với hình ảnh HDTV, âm phải ạt chất lượng (DAB-Digit l Au io Bro sting) o omp t is CD tư ng x ng với chất lượng hình ảnh Âm W-HDTV có nhi u kênh, tạo ho người nghe có ấn tượng khơng gian thực (mono, stereo, âm tròn ambio) Dùng kỹ thuật i u chế ối với DAB, có th truy n kênh âm với tố ộ 100Kbit/s (chất lượng ngang với CD-compact disc) HDTV số có chất lượng studio cho phép truy n ồng thời teletext có chất lượng nâng o ung lượng tin t c lớn 4.4.2 Truyền phát sóng tín hi u W-HDTV Vấn truy n - phát sóng tín hiệu W-HDTV ó liên qu n ến nguyên tắc hính s u ây: - Trong băng tần bản, ghép kênh số liệu khơng có lỗi, khơng phải sửa phía thu (nhờ sử dụng thuật tốn mã kênh mã nguồn) - Có phổ tần tối thi u 61 - Sử dụng công suất phát tối thi u - Có th truy n nhi u thơng tin băng tần ho băng tần lân cận Cá phư ng pháp i u chế mã kênh cho phép sử dụng công suất phát từ vệ tinh tư ng ối nhỏ dải tần 20GHz Kỹ thuật số - truy n phát sóng chìa khóa sử dụng nhi u lần tải tần với phân cực trực giao, nhằm tận dụng băng tần có hiệu Ta có th rút kết luận kế hoạch phân chia tần số cho W-HDTV thích hợp với số lượng tối thi u v i u kiện, có khả i u tiết m m hệ thống lựa chọn thơng số phát sóng cho vùng ịa lý Đ có th truy n tín hiệu W-HDTV qua mạng áp ồng trục, cần sử dụng kỹ thuật i u chế có khả biến ổi tố ộ thơng tin 140Mbit/s (kênh ó ộ rộng 24 MHz) s ng băng UHF ( ảm bảo tư ng hợp với hệ thống ISDN) Vấn với hệ thống khác òn tư ng hợp ng tiếp tục nghiên c u Tuy nhiên hệ thống HDTV số có th tồn băng tần riêng ho c lân cận cách dễ dàng h n trường hợp hệ thống HDTV tư ng tự Dải tần 12 GHz (Ku) khơng thích hợp cho việc phát sóng tín hiệu W-HDTV qua vệ tinh Dải tần Ku thích hợp cho tín hiệu MUSE HDMAC băng hẹp Kế hoạch EBU cho thấy toàn ộ rộng băng tần 600MHz cần thiết truy n- phát sóng tín hiệu W-HDTV số Đối với kênh ó ộ rộng 100MHz (tia thơng tin 140Mbit/s) có th phát hư ng tr nh qu vệ tinh ho vùng ịa lý thích hợp Sự phát tri n c a kỹ thuật nén số liệu hình ảnh ( ảm bảo chất lượng ảnh studio) ho phép tăng số lượng hư ng tr nh truy n hình 4.5 Tình hình HDTV Việt Nam Ở nước ta HDTV ng phát tri n mạnh, nhi u công ty truy n thơng sản xuất hư ng trình HD với số lượng lớn Đóng góp nhi u VTC, ngồi cịn có VTV, K+, MyTV, AVG, truy n qua giao th c IP Internet, truy n HD qua mạng truy n hình áp… 4.5.1 Tại Thành Phố HCM Ngày 6/8/2009 Trung tâm truy n h nh áp TP HCM (HTVC) vào hoạt ộng ị h vụ truy n h nh giải ng ượ hờ ợi - HDTV Đây ị h vụ ó ộ phân o n y giới 920 x 080 pixel 62 Tín hiệu phát r ó khn h nh 16:9 ộ phân giải tuyệt ối Full HD 1080i ộng với hất lượng âm th nh thường ượ Hiện tại, HTVC ùng nhà hát ng bắt ầu thử nghiệm ị h vụ với gói thuê b o 100 000 ồng tháng Gói ướ ho phép người ùng xem ượ kênh ộ nét o HTV7, HTV9, Disney Ch nnel, CCTV, CNN… Ngoài r , gói ị h vụ ịn ung ấp thêm 32 kênh huẩn truy n h nh phổ biến (SD) Trướ ây, người ùng nướ ĩ DVD phim ó hất lượng hỉ ượ biết ến ông nghệ Full HD qua o với hỗ trợ thêm Người xem truy n h nh ù ó sử ụng TV LCD ho không th thu ượ ộ nét tối với loại ti vi thông thường V ầu ọ loại ĩ Pl sm huẩn Full HD 920 x 080 pixel, hí ịn so ài truy n h nh nướ thường ùng kỹ thuật phát sóng n log, truy n h nh kỹ thuật số m t ất, truy n h nh áp, truy n h nh vệ tinh u huẩn SD với tỉ lệ khung h nh 4:3 Đ xem ượ h nh ảnh siêu nét, TV ó hỗ trợ Full HD, h hàng ần tr ng bị giải mã b o gồm sep-top box HD, thẻ giải mã ây nối HDMI Giá bán b n ầu thiết bị khoảng 140 000 ồng HTVC òn ho biết, người xem nên ùng TV ó hỗ trợ huẩn Full HD h nh ảnh ó hất lượng tối thu ượ Bởi ùng h nh thường huẩn SD th hất lượng h nh ảnh thu ượ từ tín hiệu HDTV ũng hỉ ó ộ phân giải 720 x 576 pixel Ho h nh hỗ trợ HD Re y th hỉ thu ượ h nh ảnh m 280 x 720 pixel 4.5.2 Tại Hà Nội nư c VTC phát HDTV qua vệ tinh Vinasat-1 hà nội 6-1-2010 Mở kỷ nguyên truy n hình vệ tinh hệ th HDTV - sản phẩm mới, có chất lượng cao c a VTC r Tổng Công ty nỗ lực nghiên c u tri n khai công nghệ ời s u h n năm nâng cao chất lượng phục vụ, giúp khán giả c a truy n hình kỹ thuật số VTC ược tận hưởng chất lượng hư ng tr nh truy n hình cách tốt Sản phẩm ũng ượ ánh giá mở kỷ nguyên c a cơng nghệ truy n hình vệ tinh hệ th (DVB-S2) c a không c a Việt Nam mà cịn c a khu vự Đơng N m Á Bộ thu giải mã tín hiệu truy n hình vệ tinh hệ kênh truy n hình theo tiêu chuẩn ộ nét cao HDTV c a VTC m ng ến không gian giải 63 trí ại cho khán giả c a ảnh nhỏ, thu hẹp khoảng h ến vùng sâu vùng xa, biên giới hải ảo, phục vụ nhu cầu v văn hó với 40 kênh truy n c biệt, ó ó kênh truy n h nh ộ nét cao HDTV 32 hình kỹ thuật số kênh truy n h nh ộ nét tiêu chuẩn SDTV 4.5.3 Giải pháp phát triển HDTV Do nhu ầu thông tin giải trí ngày àng lớn, nên việ phát tri n HDTV ần thiết Đ phát tri n mạnh h n nữ húng t phải ầu tư on người thiết bị máy mó , sở hạ tầng thiết bị ầu uối Hiện n y ị h vụ HD phải trả phí khó khăn với nhi u ối tượng người ân, giá thiết bị thu ũng hi phí lắp nội ung phong phú h n, 4.6 Kết luận h o nên phù hợp nên giảm giá thuê b o giảm t Chư ng tr nh phải xây ựng nhi u h n nữ , áp ng tốt nhu ầu thơng tin giải trí ng Tất gọi “ ộ phân giải o” (High Definition) u ch a có hiệu quả, cần nén băng tần tín hiệu màu với hết khả kênh chói, vậy, ựng thơng tin hói) Độ nét c a ảnh ũng ược nâng cao có th (khơng ch Việc xử lý tuyến tính chuỗi on kênh hói hồn tồn ược (giống mã theo khối) Nếu ộ chói cố ịnh ( ộ chói thật), việ tá h ường biên (edgedetection) ảnh hính xá h n Do ó ngun tắ Có loại máy thu h nh HDTV ộ chói cố ịnh có tầm quan trọng c biệt theo hệ phát sóng MUSE (Nhật) HDMAC (Châu Âu) HDTV số có chất lượng studio cho phép truy n ồng thời teletext có chất lượng nâng o ung lượng tin t c lớn Hiện n y HDTV ũng ã ần có bước phát tri n v số lượng chất lượng Tuy nhiên n n kinh tế nước ta phát tri n không ồng u, cần phải có ịnh giải pháp mang tính chiến lược có th thu hút ược nhi u thuê bao tham gia, hình thành nên mạng lưới truy n hình HDTV phổ biến rộng rãi h n 64 KẾT LUẬN CHUNG Có th thấy rằng, với phát tri n mạnh mẽ c a khoa học công nghệ ã thú ẩy truy n hình số ũng truy n h nh ộ phân giải cao phát tri n nhanh chóng trở thành xu hướng c a cơng nghệ truy n hình toàn giới Việ phát HD ã trở nên quen thuộc xuất tất hạ tầng truy n dẫn vệ tinh, số m t ất, cáp, hạ tầng viễn thông… Trong thời gian ngắn hạn trước mắt HDTV có phát tri n khơng u giới có khoảng cách lớn số hộ sở hữu TV HD số thuê bao HDTV – nhi u hộ gi TV HD h yếu xem nh ã mu hư ng tr nh SD Tuy ịn ó số vấn ng ịn tồn h a hẹn HDTV sẻ phổ biến rộng rãi h n tư ng l i Sau vệ tinh Vinasat c a Việt N m ã i vào hoạt ộng, mở kỷ nguyên cho hệ thống truy n hình số nói chung truy n hình HDTV nói riêng Như với xu hướng tất yếu c a truy n h nh ộ nét cao HDTV toàn giới, Việt N m húng t ũng ng ó bước tiến k cơng nghệ truy n h nh nói HDTV nói riêng Đồ án với phân tích v sở ũng thơng số c a HDTV hệ thống HDTV giới hi vọng ã m ng lại nhìn v hệ thống truy n h nh ộ nét o từ ó thấy rõ xu phát tri n HDTV c a Việt N m ũng toàn giới 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Kim Sách, “Truyền hình số có nén multimedia”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2000 [2] Charles Poynton, “Digital Video HDTV Algorithms and Interfaces”, Morgan Kautmann Publishers, 2003 [3] Phạm Đào Lâm, Truy n dẫn truy n hình số, http://www.ebook.edu.vn/ [4] Đỗ Hồng Tiến – Vũ Đ c Lý, “Giáo trình truyền hình”, nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2001 [5] Website: http://www.vi.wikipedia.org/ truy cập cuối ngày 1/1/2013 [6] Website: http://www.dientuvietnam.net/ truy nhập cuối ngày 1/1/2013 [7] Website: http://hdtv.vtc.vn/ truy nhập cuối ngày 1/1/2013 66 ... Em ã nghiên u tài này: Đ tài ? ?Nghiên cứu truyền hình độ phân giải cao HDTV? ?? ược trình bày thành phần s u : Chư ng I: Giới thiệu chung v truy n hình số Chư ng II: Truy n h nh ộ phân giải cao HDTV. .. với hình rộng, ộ phân giải cao 19 hi u…) CHƯƠNG TRUYỀN HÌNH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO HDTV Ở hư ng sẻ trình bày vấn v khác biệt truy n hình HDTV truy n h nh thơng thường Và số kỹ thuật biến ổi tín hiệu HDTV. .. Tuner, giải i u chế QPSK, giải mã MPEG khối ầu Đầu máy thu bao gồm tín hiệu số lẫn tư ng tự có th nối trực tiếp ến máy thu hình tư ng tự 3.3 Các thông số HDTV Độ phân giải cao chất lượng hình ảnh cao