Tổng quan về Truyền hình số và các tiêu chuẩn hiện nay

Sơ đồ khối thiết bị SET-TOP-BOX

Ví dụ khi phát một chương trình có chất lượng HDTV và SDTV , ng−ời xem có máy thu hình HDTV sẽ thu đ−ợc hình ảnh có chất l−ợng cao, trong khi đó người xem chỉ có máy thu hình bình thường vẫn có thể xem được ch−ơng trình truyền hình nh−ng có chất l−ợng SDTV. Tín hiệu trung tần từ sau bộ trộn được đưa đến các bộ giải điều chế tương ứng (COFDM, VSB đối với truyền hình mặt đất ; QPSK đối với truyền hình vệ tinh ; QAM đối với truyền hình cáp).

Phân tích sơ đồ khối chi tiết máy thu số của hệ thống DSS (Direct Satellite System-Hệ thống truyền hình vệ tinh)

Multiplexer tận dụng một cách tối −u dung l−ợng truy nhập của kênh truyền, chia sẻ tốc độ bít lớn hơn cho các chương trình có các đoạn ảnh yêu cầu tốc độ bít lớn (ví dụ các trận đấu bóng đá) bằng việc giảm tốc độ bít của các chương trình khác ít phức tạp hơn ở cùng thời điểm. Tín hiệu số bổ xung cho phép các thuê bao có quyền thu các chương trình đã được cài mã.Việc chỉ dẫn về ch−ơng trình đang xem cũng đ−ợc cài trong tín hiệu này giúp ng−ời xem có thể định hướng nhanh nội dung của chương trình do số lượng chương trình quá lớn.

Ph−ơng pháp điều chế VSB của tiêu chuẩn ATSC

Ph−ơng pháp điều chế VSB bao gồm hai loại chính: Một loại dành cho phát sóng mặt đất (8 - VSB) và một loại dành cho truyền dữ liệu qua cáp tốc độ cao (16 - VSB). Dữ liệu phụ Cho các dịch vụ mở rộng (ví dụ h−ớng dẫn ch−ơng trình,. thông tin hệ thống, dữ liệu truyền tải tới computer) Truyền tải Dạng đóng gói truyền tải đa chương trình.

ChuÈn DVB

Thiết bị đầu thu không chỉ giải mã các biểu tr−ng đ−ợc truyền một cách riêng lẻ mà còn thu thập các sóng phản xạ từ mọi hướng do vậy đã biến sóng phản xạ từ dạng tín hiệu có hại thành thông tin có ích góp phần làm tăng l−ợng biểu tr−ng nhận đ−ợc tại đầu thu. Có nhiều thông số đ−ợc lựa chọn cho ph−ơng pháp điều chế COFDM trong đó bao gồm: số sóng mang trong một chu kỳ biểu tr−ng, khoảng thời gian bảo vệ Tg, phương pháp điều chế đối với từng sóng mang, phương thức đồng bộ và nhiều thông số khác.

Khái niệm chung 1. Mục đích của nén

Một số phép biến đổi và kỹ thuật đ−ợc sử dụng để loại bỏ tính có nhớ của nguồn dữ liệu ban đầu, tạo ra một nguồn dữ liệu mới t−ơng đ−ơng chứa l−ợng thông tin ít hơn. ♦ Các thuật toán nén có tổn thất chấp nhận loại bỏ một số thông tin không quan trọng nh− các thông tin không quá nhạy cảm với cảm nhận của con người để đạt được hiệu suất nén cao hơn, Do vậy, ảnh khôi phục chỉ rất gần chứ không phải là ảnh nguyên thủy.

Một số dạng mã hoá sử dụng trong các công nghệ nén

Đối với nén có tổn thất, chất l−ợng ảnh là mội yếu tố vô cùng quan trọng, Tuỳ theo yêu cầu ứng dụng mà các mức độ loại bỏ khác nhau đ−ợc sử dụng, cho mức.

Mã hoá dự đoán (Predictive coding)

♦ Lợi dụng mối quan hệ t−ơng hỗ này, từ giá trị các điểm ảnh lân cận, theo một nguyên tắc nào đó có thể tạo nên một giá trị gần giống điểm ảnh hiện hành. Do nguồn “sai số dự báo”(error prediction source) là nguồn không có nhớ và chứa đựng l−ợng thông tin thấp, nên số bit cần để mã hoá sẽ giảm đi rất nhiều.

Mã hoá chuyển đổi (Transform coding)

Mặt khác, thông tin của nguồn ảnh tập trung phần lớn ở các thành phần tần số thấp, nên trong khối các hệ số, thông tin cũng tập trung tại một số ít các hệ số chuyển đổi ci. Phép biến đổi tốt nhất, cho bình phương sai số của ảnh khôi phục nhỏ nhất là phép biến đổi Karhumen_Loeve (KL) nh−ng phép biến đổi này không phù hợp cho nhiều ứng dụng của ảnh số.

Nén Video công nghệ : Điều xung mã vi sai-DPCM (Differential Pulse Code Modulation)

• Kỹ thuật tạo dự báo

Trong các hệ thống triển khai MPEG điển hình, match block (hay còn gọi macroblock) là 16x16 điểm và thông số p =6. Có nhiều kỹ thuật block matching cho dự đoán vecto chuyển động đã đ−ợc phát triển và có giá trị trong khoa học nh−:. Giải thuật tìm kiếm vét cạn. Giải thật ba b−ớc tìm kiếm. Giải thuật tìm kiếm logarit hai chiều. Giải thuật tìm kiếm hai h−ớng liên hợp. Giải thuật tìm kiếm một chiều song song có thứ bậc. Giải thuật kết cấu phân tầng, phân loại sự khác nhau giữa các điểm ảnh. Những kỹ thuật block matching cho dự đoán chuyển động để tìm kiếm vecto chuyển động bằng giá trị hàm nhỏ nhất. Có những giá trị hàm sau:. a) Hàm giá trị chênh lệch tuyệt đối (MAD: Mean-Absolute-Difference) 1 n/2 m/2. (dx,dy): đại diện cho vecto tìm kiếm địa phương. Vùng tìm kiếm. Khung hiện hành. Hình II.2.5 : Vecto chuyển động giữa hai khung kế tiếp. b) Giá trị chênh lệch bình ph−ơng (MSD: Mean squared difference).

Nén Video công nghệ: Mã hoá chuyển đổi (TC_ Transform Coding)

• L−ợng tử hoá các hệ số DCT

Việc loại bỏ tính có nhớ của nguồn tín hiệu đ−ợc thực hiện bằng một phép biến đổi có tính thuận nghịch chuyển một khối các điểm ảnh trong miền thời gian thành khối các hệ số trong miền tần số (mỗi hệ số đại diện cho một tần số tín hiệu của khối) bằng phép biến đổi thuận và hồi phục các điểm ảnh từ khối các hệ số bằng phép chuyển đổi nghịch. Đặc tính cảm nhận của mắt ng−ời chỉ nhậy cảm với tần số thấp và h−ớng biến đổi dọc, ngang mà không nhạy cảm với tần số cao cũng nh− sự thay đổi theo hướng chéo, dẫn tới mức độ quan trọng của các hệ số tuỳ thuộc vào vị trí.

Sự kết hợp các công nghệ nén

♦ Vecto chuyển động kết quả của quá trình −ớc l−ợng chuyển động sẽ đ−ợc ghép kênh với thông tin gửi sang bên thu phục vụ cho quá trình tạo dự báo có bù chuyển động ở bên thu khi khôi phục ảnh. Nên sai số dự báo của khung (n) đã chuyển đổi DCT và l−ợng tử hoá sẽ đ−ợc khôi phục lại bằng giải l−ợng tử và chuyển đổi DCT ng−ợc rồi cộng với dự báo của khung (n) bằng bộ céng Σ2.

Khái quát về các tiêu chuẩn nén

Trong số đó, đ−ợc sử dụng phổ biến và có phạm vi ứng dụng rộng rãi là MPEG (Moving Pictures Experts Group). Nó cung cấp một dải các ứng dụng như: lưu trữ dữ liệu số, truyền hình quảng bá và truyền thông.

NÐn Video theo MPEG-1

• Sự phân loại ảnh MPEG
• Dòng dữ liệu đóng gói, dòng chương trình và dòng truyền tải
• Dòng truyền tải MPEG-2

∗ Lớp chuỗi là đại diện mã hóa cho một chuỗi ảnh (Video Sequence). ∗ Lớp nhóm ảnh cung cấp điểm truy cập ngẫu nhiên. ảnh bắt đầu của chuỗi bao giờ cũng là một ảnh I. ảnh I này cung cấp điểm truy cập vào dòng bit mã hóa. ∗ Lớp lát có chức năng hồi phục đồng bộ. Khi dòng bit có lỗi, bộ giải mã có thể bỏ qua slice có lỗi và bắt đầu bằng một slice mới. Mỗi lát chứa một hoặc một số MB. động và có vecto chuyển động riêng trong phần header của nó. ∗ Lớp khối là lớp thấp nhất. đổi cosine rời rạc) của khối ảnh I hoặc khối sai số dự báo (ảnh P, B). ∗ Tính linh hoạt: nhóm ảnh (GOP) ngắn hơn nên thuận tiện cho việc dàn dựng, biên tập ch−ơng trình truyền hình. ∗ Tính kinh tế: giá thành lưu trữ và truyền dẫn giảm, có khả năng t−ơng hợp giữa các thiết bị của nhiều hãng sản xuất khác nhau. Hệ thống truyền tín hiệu MPEG-2. Hệ thống MPEG-2 sử dụng cấu trúc dữ liệu dạng gói nh− dữ liệu của các mạng truyền thông. Các gói dữ liệu luôn luôn bao gồm phần đầu đề Header) và phần tải (Payload). MPEG-2 trong lớp tăng cường của mình là System Layer, xác định cú pháp kết nối các dòng video , audio riêng lẻ thành các dòng đơn cho lưu trữ (dòng ch−ơng trình- Program Stream) hoặc truyền dẫn (dòng truyền tải - Transport Stream) cũng nh− các thông tin cần thiết cho phân kênh và đồng bộ tại bên thu.

Dòng chương trình đ−ợc cấu thành từ sự ghép nối các dòng video và audio đóng gói (PES), đ−ợc thiết kế để truyền trên các kênh tương đối ít bị nhiễu ví dụ trong các ứng dụng CD_ROM bởi vì dòng chương trình có độ dài gói thay đổi làm giảm tính chống nhiễu và bất cứ sự thất thoát cấu trúc dữ liệu nào cũng gây ra những tác động vô.