Giáo trình Hệ thống truyền hình số
MỤC LỤC
Hệ truyền hình màu PAL 1.4. Hệ thống phát hình
Đầu vào là tín hiệu truyền hình tơng tự, qua thiết bị mã hoá (biến đổi A/D), tín hiệu hình sẽ đợc biến đổi thành tín hiệu truyền hình số. Mã hoá kênh đảm bảo chống các sai sót cho tín hiệu trong kênh thông tin, các bộ biến đổi tín hiệu là các thiết bị điều chế và giải điều chế.
Yêu cầu về băng tần
Trong truyền hình, tín hiệu số cho phép tạo, lu trữ, ghi đọc nhiều lần mà không làm giảm chất lợng hình ảnh. Đây là điểm khác so với tín hiệu tơng tự, ở tín hiệu tơng tự, khi có tỷ số tín/tạp ta vẫn có thể sử dụng đợc tin dù chất lợng tín hiệu xấu đi nhiều.
Méo phi tuyến
Một trong các u điểm lớn của truyền hình số là khả năng chống nhiễu trong các khâu truyền dẫn vầ ghi. Khi tỷ lệ bít lỗi BER lớn, các mạch sửa lỗi và che lỗi mất tác dụng, ta không thể sử dụng dòng tin đợc nữa.
Xử lý tín hiệu
Nếu có quá nhiều lỗi, một biện pháp là giảm ảnh hởng của lỗi hay đợc sử dụng là quá trình che lỗi.
Hiệu ứng Ghosts (bóng ma)
Mỗi điểm ảnh đợc biểu diễn bằng các mức chói khác nhau, thờng là 256 mức chói hay 9 bit cho mỗi điểm ảnh. Mỗi điểm ảnh màu đợc chia ra gồm một tín hiệu chói và các tín hiệu màu.
Tín hiệu video số tổng hợp
Hiện tợng can nhiễu chói màu, khó khăn trong việc xử lý, tạo kỹ xảo tín hiệu truyền hình.
Tín hiệu video số thành phần
Với những tính chất u việt nên phơng pháp biến đổi tín hiệu thành phần đợc khuyến khích sử dụng. Các kỹ thuật của phơng pháp này đợc sử dụng rộng rãi và hình thành nên các tiêu chuẩn thống nhất cho truyền hình số.
Các tham số cơ bản
Chỉ cần một sợi cáp cũng có thể truyền đợc của tín hiệu audio và video. Khâu thiết kế, lắp đặt và khai thác thiết bị nhờ vậy đơn giản và thuận tiện hơn nhiều.
Nguyên tắc làm việc của ADC
Quá trình lợng tử hoá thực chất là quá trình làm tròn số, lợng tử hoá đợc thực hiện theo nguyên tắc so sánh, tín hiệu cần chuyển đổi đợc so sánh với một loạt các đơn vị chuẩn Q. Trong mạch mã hoá, kết quả lợng tử hoá đợc sắp xếp lại theo một quy luật nhất định phụ thuộc vào loại mã yêu cầu trên đầu ra bộ chuyển đổi.
Các phơng pháp chuyển đổi tơng tự - số
Tuy mạch làm việc với tốc độ không cao lắm nhng có độ chính xác cao nên phơng pháp này đợc ứng dụng phổ biến và rộng rãi. Mạch AND thứ hai chỉ cho ra các xung nhịp khi tồn tại xung UC, nghĩa là trong khoảng thời gian mà 0<UC <UA mạch đếm đầu ra sẽ đếm xung nhịp đó, số xung này tỷ lệ với độ lớn của UA.
Các phơng pháp chuyển đổi số- tơng tự
Bộ lọc thông thấp đóng vai trò nh một bộ nội suy, ở đây, tín hiệu liên tục biến thiên liên tục theo thời gian là tín hiệu nội suy của tín hiệu rời rạc theo thời gian Um. Trong sơ đồ này, số điện trở phải dùng khá lớn, nếu phải chuyển đổi N bit thì số điện trở phải dùng là 2(N-1) trong khi theo phơng pháp thang điện trở thì chỉ phải dùng N điện trở mà thôi.
Giới thiệu
Kết quả là dòng điện ở cửa vào bộ khuếch đại thuật toán có trị số tơng ứng với bit mà nó đại diện. Trong sơ đồ, điện trở ở nhánh ngang cuối cùng có trị số là 2R bằng điện trở nhánh dọc.
Thấu kính và các tham số của thấu kính
Tốt nhất là loại camera mà thấu kính có tiêu cự thay đổi liên tục (zoom), thấu kính nh vậy có khả năng thay thế cho 3 loại thấu kính trên, đây là loại thấu kính đơn giản về kết cấu nhng tiện lợi, dễ sử dụng. Các thấu kính trong camera đều có màn ngăn ánh sáng, ở giữa màn ngăn có một lỗ tròn cho ánh sáng đi qua, kích thớc của nó có thể điều chỉnh đợc để ánh sáng chiếu vào sao cho độ rọi trên catot quang điện của dụng cụ biến đổi quang- điện phù hợp với yêu cầu.
Dụng cụ biến đổi quang điện
Khi tia sáng rọi lên thấu kính có phủ màng mỏng, một phần năng lợng xuyên qua, một phần bị phản xạ. Ta có thể khử sự phản xạ ở một bớc sóng nào đó, những thấu kính phủ màng mỏng có thể nâng hệ số trong suốt của thấu kính lên đến.
Xử lý tín hiệu trong camera số
Thông thờng đặc tính chuyển đổi của bộ nén mức sáng cao nhất tạo ra một đờng tuyến tính trên mức 100% và sau đó loại bỏ phần dốc thoải thấp hơn, các phần này đợc hiệu chỉnh nhằm nén mức sáng cao nhất trong thực tế phù hợp với khả năng của thiết bị ghi, truyền dẫn hay thiết bị hiển thị. Tiếp theo tại mức thấp của các tín hiệu hiệu chỉnh này đợc giảm bớt nhằm ngăn chặn sự tăng lên của tạp âm và đợc xén tại các mức cao nhằm ngăn ngừa sự vợt quá giới hạn trong quá trình chuyển đổi sang mức biên độ cao của tín hiệu cao của tín hiệu video.
Xu hớng hoà nhập của công nghệ truyền hình
Hai tín hiệu thu giữ đợc lấy từ các thành phần màu trong các kênh đỏ và xanh lục thông qua bộ trễ 2 chu kỳ quét dòng. Có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu bên trong camera, định dạng tín hiệu thành dạng phù hợp với hệ thống bên ngoài sử dụng camera, biến đổi các tín hiệu số trong camera thành các tín hiệu video tiêu chuẩn tổng hợp.
Truyền hình trong môi trờng truyền thông đa phơng tiện. (Bổ sung)Mạng tổng
Với tín hiệu video, quá trình lấy mẫu còn phải thoả mãn các yêu cầu về cấu trúc lấy mẫu, tính tơng thích giữa các hệ thống Quá trình này phải xác định đ… ợc tần số lấy mẫu, cấu trúc lấy mẫu nhằm đạt đợc chỉ tiêu chất lợng hình ảnh, tính tơng thích giữa các hệ truyền hình, tốc độ bit thích hợp và mạch thực hiện đơn giản. Việc chọn tần số lấy mẫu tối u sẽ khác nhau đối với các thành phần tín hiệu khác nhau: Tín hiệu chói, tín hiệu màu cơ bản, tín hiệu màu và tín hiệu video màu tổng hợp.
CÊu tróc lÊy mÉu
Hiệu ứng đờng viền xuất hiện ở những vùng có độ sáng thay đổi chậm và đều theo chiều ngang, khi đú cú những sọc với độ sỏng cố định chia thành nhiều đờng rừ nột theo chiều đứng nh đờng biên. Mã hoá là khâu cuối cùng trong biến đổi AD, là quá trình biến đổi cấu trúc nguồn mà không làm thay đổi tin tức, mục đích là củai thiện các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống truyền tin.
Các đặc tinh cơ bản của mã
Trờng là một hệ thống đại số mà trong đó xác định hai phép toán cơ bản (phép nhân và phép cộng) và hai phép toán ngợc của nó (phép chia và phép trừ). Số phần tử trờng Galua xác định mã cơ sở, mã với cơ số q = 2 gọi là mã cơ số 2, nó thờng đợc sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền hình số.
Các mã sơ cấp
Khi truyền tín hiệu video số qua vệ tinh với độ rộng dải tần một kênh 27 MHz hoặc qua hệ thống truyền hình quảng bá trên mặt đất với tiêu chuẩn 7- 9 MHz cho một kênh truyền hình tiêu chuẩn, việc nén tín hiệu là công đoạn không thể thiếu khi truyền tín hiệu. Công nghệ nén tín hiệu video dựa trên việc loại bỏ phần d thừa trong tín hiệu video và tận dụng sự giới hạn của hệ thống mắt ngời trong việc quan sát.
Tính hiệu quả của quá trình nén tín hiệu
• Biểu diễn thuận lợi: ở tầng đầu tiên của bộ mã hoá video, tín hiệu video đợc trình bày dới dạng thuận tiện để việc nén có hiệu quả nhất. Nhờ bỏ đi các phần d thừa, các thông tin giống nhau hoặc có liên quan đến nhau sẽ không đợc truyền đi.
Độ d thừa tín hiệu
Nếu các mức của tín hiệu video đuợc mã hoá bằng các tập hợp bit nhiều hơn mức cần thiết thì kết quả là có độ d thừa mã. Để giảm độ d thừa mã, trong nén ảnh thờng sử dụng các mã có độ dài thay đổi (VLC) nh Huffman, mã RLC L… ợng thông tin về hình ảnh có xác suất cao sẽ đợc mã hoá bằng bit ít hơn so với lợng thông tin có xác suất cao hơn.
Sai lệch bình phơng trung bình
P(xi) – xác suất xuất hiện phần tử ảnh xi. Biết đợc lợng tin tức của từng phần tử ảnh là cha đủ, ta cần biết lợng tin tức bình quân của của tập hợp các phần tử ảnh của hình ảnh. Lợng tin tức bình quân đó đợc gọi là entropy, đợc biểu diễn bằng biểu thức thống kê sau:. Độ dài trung bình của một từ mã là giá trị trung bình thống kê của tất của các từ mã. trong một bộ mã. Shannon chỉ ra rằng: “Độ dài trung bình của một từ mã không thể nào nhỏ hơn entropy của nguồn số liệu đợc mã hoá”. Do vậy entropy của hình ảnh có ý nghĩa quan trọng, nó xác định số lợng bit trung bình tối thiểu cần thiết để biểu diễn một phần tử ảnh. Nén không tổn hao. Nén không mất thông tin cho phép phục hồi lại đúng tín hiệu ban đầu sau khi giải nén. Hệ số nén của phơng pháp này nhỏ hơn 2:1. Các kỹ thuật nén không mất thông tin bao gồm:. entropy): Dựa trên khả năng xuất hiện của các giá trị biên độ trùng hợp trong một bức ảnh và thiết lập một từ mã ngắn cho các giá trị có suất xuất hiện cao nhất và từ mã dài cho các giá. Trong truyền hình, phơng pháp nén không tổn hao đợc kết hợp với phơng pháp nén có tổn hao để cho tỷ lệ nén tốt mà không gây mất mát về độ phân giải.
Nén có tổn hao
Đây là phuơng pháp nén dựa trên xác suất xuất hiện của những simbol nguồn bên trong một lợng thông tin, sử dụng các từ mã có độ dài thay đổi để mã hoá các simbol nguồn thông qua các xác suất của chúng. Đây là loại mã entropy hay mã thống kê, t tởng chính là dùng VLC (Variable length Coding), sử dụng ít bit để mã các giá trị hay xảy ra (xác suất xuất hiện cao), và sử dụng nhiều bit để mã hoá các giá trị ít xảy ra (xác suất xuất hiện thấp).
Ví dụ về xây dựng cây mã Huffman (tham khảo)
Nếu tập nút chỉ chứa một nút thì kết thúc, ngợc lại thì ta quay lại bớc 2.
Giải mã theo cây mã Huffman (tham khảo)
Nhằm tránh các lỗi có thể xuất hiện trong khi truyền, một mẫu đầy đủ đợc gửi đi theo chu kỳ nhất định cho phép cập nhật đợc các giá trị chính xác. Mã hoá DPCM cũng sử dụng thêm các kỹ thuật dự đoán và lợng tử hoá thích nghi để hoàn thiện thêm kỹ thuật nén này.
DPCM giữa các mành (interframe DPCM)
Nếu sự chênh lệch tín hiệu của mành liên tục… nhỏ hơn 1,5% biên độ cực đại của tín hiệu video, ta có thể bỏ qua sự khác biệt đó mà không làm giảm chất lợng của hình ảnh. Phơng pháp này áp dụng khi ảnh truyền ít chuyển động và tốc độ thấp, dựa trên nguyên tắc chỉ truyền phần điểm ảnh đợc chọn ở mỗi mành và nhận ảnh có độ chiếu sáng l©u.
Nguyên lý nén trong ảnh
Phơng pháp này chỉ truyền các điểm ảnh cần thiết, và ở phía thu khôi phục lại tất của các điểm ảnh còn lại bằng phơng pháp nội suy. Đối với tín hiệu video thờng sử dụng các hàm nội suy tuyến tính, lúc bấy giờ giá trị cha biết của các mẫu khôi phục đợc coi nh giá trị trung bình của các mÉu l©n cËn.
Tiền xử lý
Tuy nhiên phơng pháp này không thông dụng và gặp nhiều khó khăn trong quá trình ứng dụng của việc nén ảnh số.
Lợng tử hoá
Ngợc lại, với các hệ số tơng ứng với tần số cao và có các giá trị nhỏ thì có thể biểu diễn lại bằng tập các giá trị nhỏ hơn hẳn các giá trị cho phép. Lợng tử hoá đợc thực hiện bằng việc chia các hệ số F(u,v) cho các số ở vị trí tơng ứng trong bảng lợng tử (Q(u,v)) để biểu diễn số lần nhỏ hơn các giá trị cho phép của hệ số DCT, hình 4.27.
Mã hoá entropy
Bất một sai sót nào của quá trình lợng tử hoá, hệ số một chiều có khả năng nhận biết dễ dàng bởi nó làm thay đổi độ chói trung bình của khối. - Thứ hai, mã hoá entropy gắn liền với tính không ổn định của tín hiệu video sẽ làm tốc độ bit thay đổi theo thời gian.
Điều khiển tốc độ bit
- Thứ nhất mã hoá entropy làm tăng độ phức tạp và yêu cầu bộ nhớ lớn hơn so với mã độ dài cố định. Bộ mã hoá entropy đợc thực hiện cho độ d thừa thống kê cố hữu trong các phần tử đ- ợc mã hoá để truyền.
Quá trình giải nén
Sự d thừa chính là phân bố xác suất không đồng đều trên giá trị của mỗi phần tử. Phân bố xác suất càng lệch khỏi phân đều thì hiệu suất càng tăng nhờ mã hoá.
Khái quát
JPEG là tên của tổ chức nghiên cứu về các chuẩn nén cho ảnh đa tần liên tục thành lập 1992. Thông tin không cần thiết sẽ bị cắt bỏ cho nên cho hiệu quả nén thấp hơn so với phơng pháp có tổn thÊt.
Sơ đồ mã hoá và giải mã JPEGDCTLượng tử
Phân cấp cấu trúc số liệu video
Các tiêu chuẩn nén video ra đời nhằm đạt đợc các mục đích trình bày chi tiết các d thừa thông tin trong tín hiệu và d thừa do cảm nhận thông tin của mắt ngời, qua đó giảm tốc. Các thông số mã hoá, chẳng hạn nh dạng làm việc của JPEG, kích thớc và tần số ảnh, độ chi tiết điểm ảnh, độ chính xác của l- ợng tử, các bảng mã đều đợc cộng vào với dòng số đợc truyền đi.
Đặc điểm của M-JPEG
• Vì M-JPEG đợc phát triển từ tiêu chuẩn JPEG là một tiêu chuẩn dùng để nén ảnh tĩnh, do vậy dù cùng sử dụng phơng pháp nén M-JPEG thì các thiết bị của các nhà máy khác nhau cũng không hoàn toàn giống nhau về mặt biểu diễn cũng nh phơng pháp xử lý đối với tín hiệu video đợc nén. Các thiết bị này rất khó trao đổi trực tiếp số liệu cho nhau, khi cần ghép nối các thiết bị này trực tiếp với nhau, tín hiệu video đợc nén phải qua quá trình mã hoá, giải mã phức tạp và làm giảm chất lợng tín hiệu hình ảnh.
Giới thiệu chung về M-JPEG
Đây là điểm mạnh của M-JPEG sử dụng trong các chơng trình tiện dụng cho stSdio và dựng hậu kỳ, làm kỹ xảo với giá thành hệ thống phù hợp; không gây tổn hao trong quá trình dựng. Hơn nữa, khi chuyển đổi về dạng không nén để truyền dẫn giữa các thiết bị với nhau, tốc độ bit sẽ lớn gây trở ngại cho hoạt động của hệ thống các máy tính trong hệ thống truyền hình.
Các cấu trúc ảnh
Tốc độ dữ liệu yêu cầu là 9- 40 Kbit/s, chuẩn này có mục đích phát triển các tiêu chuẩn mã hoá với tốc độ bit rất thấp. Tiêu chuẩn MPEG nói chung là sự kết hợp giữa nén trong ảnh và nén liên ảnh, tức là phong pháp nén có tổn hao dựa trên biến đổi DCT và bù chuyển động.
Nhóm ảnh (GOP)
Do đó tại đầu ra bộ mã hoá phải có bộ nhớ đệm đủ lớn, bộ mã hoá phải kiểm tra trạng thái đầy của bộ nhớ đệm, khi số liệu trong bộ nhớ đệm gần bằng dung lợng cực đại thì các hệ số biến đổi DCT đợc lợng tử hoá ít chính xác hơn. Phần hai là phần mã hoá video, MPEG-2 nhằm hỗ trợ việc truyền video số tốc độ bit lớn hơn 4 Mbit/s, bao gồm các ứng dụng DSM (phơng tiện lu trữ số), các hệ thống TV hiện tại (PAL, NTSC, SECAM), cáp, thu lợm tin tức điện tử, truyền hình trực tiếp từ vệ tinh, EDTV (truyền hình mở rộng), HDTV (truyền hình độ phân giải cao).
Đặc tính của âm thanh
Tính chất đợc sử dụng và đo rộng rãi nhất của sóng âm là áp suất âm thanh, thăng giáng trên và dới áp suất khí quyển do sóng âm gây ra. Ba đại lợng áp suất âm thanh, công suất âm thanh và cờng độ âm thanh gắn liền với nhau: P = IS = pvs, của ba đều biểu thị độ lớn nhỏ của âm thanh.
Khổ điển hình cho dữ liệu âm thanh
Cờng độ âm thanh I là công suất âm thanh đi qua một đơn vị diện tích là 1cm2. Âm thanh có năng lợng càng lớn thì áp suất âm thanh, công suất âm thanh và cờng độ âm thanh càng lớn.
Sơ đồ khối máy phát tín hiệu âm thanh
Trong khối trung gian có thể có tầng khuếch đại điện áp và công suất cao tần để đảm bảo yêu cầu cung cấp cho khối công suất trớc khi ra anten. • Khối điều khiển: Dùng điều khiển máy hoạt động, giữ an toàn cho ngời khai thác và cho thiết bị.
Những chỉ tiêu chất lợng của máy phát tín hiệu âm thanh
Tạp âm và tiếng ù là những tiếng ồn do máy phát tạo ra, sẽ can nhiễu đến tín hiệu có ích, khi mức tạp âm và tiếng ù lớn sẽ không còn nhận biết nội dung tin tức nữa. Mức tạp âm và tiếng ù đợc so sánh với mức tín hiệu có ích, thông thờng chúng không đợc lớn hơn một phần trăm hay một phần nghìn mức tín hiệu (tính theo điện áp) hay nhỏ hơn một phần vạn hay một phần triệu mức tín hiệu (tính theo công suất).
Các chỉ tiêu chất lợng của máy ghi âm - Tốc độ chuyển băng danh định
• Nguyên lý ghi âm từ dựa trên đặc tính của các hạt sắt từ có thể nhiễm từ, khi chịu tác động của từ trờng và còn giữ lại mức từ d khi ra khỏi từ trờng đó. Các tín hiệu điện liên tục theo thời gian cần phải chuyển đổi thành các định dạng số rời rạc theo thời gian dùng cho xử lý số tín hiệu (DSP).
Lấy mẫu lý tởng
Dạng tín hiệu này đợc vẽ trong miền tần số bao gồm tập hợp của các thành phần tần số là bội của các thành phần tần số lấy mẫu. Nh trong quá trình điều chế biên độ, quá trình khôi phục lại tín hiệu audio tơng tự đợc thực hiện nhờ bộ lọc thông thấp nh hình vẽ.
Lấy mẫu thực tế
Tuy nhiên trong miền tần số, tập hợp các tần số mẫu (hoặc sóng mang) nằm trong băng tần của chúng. Tín hiệu audio số có dạng bậc thang nh hình vẽ, khoảng thời gian tồn tại đúng bằng chu kỳ lấy mẫu.
Lợng tử hoá
Mỗi giá trị nhị phân sau khi lợng tử hoá đợc mã hoá theo một cấu trúc thích hợp để tạo lên cấu trúc mẫu tín hiệu phục vụ cho truyền dẫn và các thiết bị lu trữ. Hầu hết các hệ thống mã hoá đều sử dụng phơng pháp điều chế xung mã (PCM), điều chế xung rộng (PWM), mã hoá vi sai (DPCM), mã hoá điểm di động (floating poin).
Các tần số lấy mẫu chuẩn
Một bộ biến đổi D/A đơn giản tạo thành từ các điện trở chính xác kết hợp với nguồn dòng điện tạo ra từ bộ chuyển mạch theo xung nhịp của bộ mã nhị phân. Khi đó cần điều khiển n bộ chuyển mạch, tại các vị trí on hay off của chuyển mạch số sẽ tơng ứng với giá trị 1 hay 0 của tín hiệu số.
Hiệu ứng méo độ mở (tham khảo)
Các vị trí chuyển mạch tạo ra giá trị điện áp tỷ lệ với trọng lợng bit trong từ mẫu.
Kỹ thuật nén số liệu audio
Độ nhạy của hệ thống HAS giảm đi tại các tần số thấp và cao. Có thể thấy rằng, tại các mức âm lợng thấp, mức độ thay đổi độ nhạy của HAS là rất quan trọng và nó giảm đi tại các mức âm lợng cao. độ riêng của mẫu). Nén có tổn hao đợc thực hiện bởi sự kết hợp bởi 2 hay nhiều hơn các công nghệ xử lý mà nó lợi dụng đặc tính của hệ thống HAS là không thể phân bịêt đợc các thành phần phổ có biên độ nhỏ giữa các thành phần phổ có biên độ lớn.
ChuÈn nÐn MPEG-1
Trong quá trình định dạng số liệu, một bộ ghép số liệu đợc thực hiện nhằm kết hợp các nhóm gồm 12 mẫu số liệu từ đầu ra mỗi bộ lợng tử hoá cùng với hệ số lợng tử tơng ứng của chúng và thông tin bit chỉ định tạo thành cấu trúc một khung audio trong dòng bit mã. • Mức III: Dùng trong các hệ thống mã hoá tiếng nói 64 Kbit/s và thấp hơn (kênh bình luận), dùng mã hoá chất lợng cao cho tín hiệu âm nhạc. Mức I đợc tạo ra từ các thuật toán cơ bản trong khi mức II và mức III là sự kết hợp giữa các mức I. Sơ đồ khối của bộ mã hóa audio:. Đặc điểm của mức I:. Mức I có một số tính chất nh sau:. • Tín hiệu vào chia thành các khung bao gồm 394 mẫu trên một kênh. • Phân phối bit theo phơng thức thích ứng trớc. • Mỗi mẫu băng con đợc lợng tử hoá một cách chính xác bằng cách tính toán phân bố các bit. • Sử dụng cho các kênh đơn hay đa kênh stereo. • Đáp ứng đợc các ứng dụng của ngời sử dụng, nh ghi hay sử dụng studio bởi vì. kích cỡ của một khung chỉ là 9 ms. Đặc điểm của lớp II. MPEG II audio đã cải thiện phơng thức hoạt động của mức I cho phép nén tốt hơn, mục đích đạt đợc tốc độ tới 129 Kbit/s. Các đặc tính quan trọng là:. • Tín hiệu vào chia thành các khung bao chứa 1152 mẫu trên một kênh. • Phân phối bit theo phơng thức thích ứng trớc. con) Bộ đếm Lượng.
ChuÈn nÐn MPEG-2
• Tiêu chuẩn nén Audio MPEG có nhiều ứng dụng rộng rãi trong chuyển đổi ROM, DVB, DBS, Multimedia…. • Sử dụng trong các ứng dụng cần tốc độ bit thấp nh mạng ISDN, viễn thông, đờng truyền vệ tinh và âm thanh chất lợng cao qua mạng Internet.
Ưu diểm của 2 tiêu chuẩn MPEG
• Trong hệ thống MPEG có thể truyền đồng thời (ngoài các tín hiệu Audio) nhiều thông tin phụ, ví dụ thông tin về RDS (Radio Date System = Hệ thống lịch của. đài), lời các bài hát, thông tin về các loại chơng trình, thông tin fax hoặc modem. • Tiêu chuẩn MPEG đợc sử dụng rộng rãi trong những năm tới cho phép sử dụng phát thanh số trên mặt đất và qua vệ tinh DAB (Digital Audio Broadcasting) và DVB cho truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp và phát sóng trên mặt đất kỹ thuật sè.
Mã hoá
• Khả năng phân tích phổ của bộ lọc băng phân tích có thể thay đổi rất linh động nhằm nâng cao đặc tính của quá trình biến đổi từ miền thời gian sang miền tần số của mỗ khèi audio. • Có thể thực hiện đợc các bit chỉ số phức tạp hơn, và các thông số của trọng tâm của các bit chỉ định thông thờng có thể đợc sửa đổi nhằm đa ra một bit chỉ định tối u hơn.
Giải mã
• Mỗi khung đợc gắn một tiêu đề, bao gồm các thông tin (tốc độ bit, tốc độ mẫu, số kênh mã hoá audio và các số liệu khác) đòi hỏi đồng bộ mã hoá và giải mã dòng bit. Bộ giải mã phải thực hiện đợc các chức năng nh đồng bộ dòng bit mã hoá, kiểm tra lỗi, và khôi phục lại các cấu trúc khác nhau của số liệu (nghĩa là sự mã hoá hình bao phổ và giá trị lợng tử phần định trị).
Các hoạt động chi tiết củatiêu chuẩn AC-3 Hệ thống nén Audio có sơ đồ cấu trúc nh sau
Hệ thống nén Audio bao gồm 3 hoạt động cơ bản: Trong hoạt động thứ nhất, tín hiệu Audio biểu diễn trong miền thời gian đợc chuyển đổi sang miền tần số, tạo ra nhiều hiệu quả. Để thực hiện các phơng thức truyền trên, hiện nay trên thế giới đã xuất hiện các tiêu chuẩn phát hình quảng bá nh DVB của châu Âu, ATSC của Mỹ và đã phát thử nghiệm trong thực tế thành công.
Giới thiệu về hệ thống truyền hình cáp
Mỗi bộ khuếch đại có chứa một bộ ổn định để bù lại sự suy giảm tín hiệu ở các tần số khác nhau.Trong truyền hình cáp thờng sử dụng bộ khuếch đại cầu có trở kháng đầu vào rất lớn, tín hiệu từ đờng trung chuyển có thể lấy ra mà không ảnh hởng đến chất lợng của toàn bộ kênh truyền. Một hệ thống cáp có nhiều tầng khuếch đại đợc mắc nối tiếp, vì vậy sự thay đổi tham số hệ số KĐ hoặc đặc tuyến tần số của một thành phần sẽ gây ra sự thay đổi lớn của toàn bộ hệ thống.
Hệ thống cáp quang
Môi trờng truyền của cáp quang là bức xạ hồng ngoại với các thành phần điện từ có tần số cực cao, chúng có độ rộng dải thông rất lớn có thể truyền đi tín hiệu truyền hình số một cách hiệu quả. Cáp quang có nhiều u điểm nổi bật trong việc truyền dẫn tín hiệu số nh: Băng tần rộng, cho phép truyền các tín hiệu số có tốc độ bit cao; Độ suy giảm thấp trên một đơn vị chiều dài, độ suy giảm giữa các sợi quang dẫn cao; Thời gian trễ qua cáp quang thấp.
Giới thiệu
• Điều chế tín hiệu phát sóng bằng dòng dữ liệu: Quá trình này bao gồm của mã.
Hệ thống vệ tinh 1. Vị trí quỹ đạo
Vệ tinh địa tĩnh: Có quỹ đạo nằm trên mặt phẳng xích đạo, cách trái đất 35.900 km, vị trí của nó so với các điểm trên trái đất là không đổi. Vệ tinh hình Elip có tác dụng tăng vùng phủ sóng ở các bán cầu, phục vụ cho các vùng ở hai bán cầu và các vùng địa cực của trái đất.
Băng tần vệ tinh
Khoảng cách giữa các vệ tinh là không lớn lắm đảm bảo tránh gây nhiễu giữa các vệ tinh víi nhau.
Hệ thống vệ tinh
Đặc điểm chỉ tiêu quan trọng nhất của một đờng truyền vệ tinh đợc xác định bằng tỷ số tín hiệu trên nhiễu, chủ yếu dựa trên chỉ tiêu của trạm mặt đất. Trong đó, Fn đợc biểu thị bởi hệ số bằng thơng của tỷ số tín hiệu trên nhiễu tại đầu ra của hệ thống chia cho tỷ số tín hiệu trên nhiễu tai đầu vào ở nhiệt độ tiêu chuẩn.
Truyền tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh
Thành phần chủ yếu gây nhiễu cho hệ thống vệ tinh là anten thu và tầng vào của máy thu. Nhiễu từ anten do công suất bắn xạ của trái đất và anten sẽ thu nhận nh nguồn tín hiệu.
Sơ đồ khối phần phát hệ thống truyền hình vệ tinh
Giới thiệu
• DVB- MC: Tiêu chuẩn phân phối tín hiệu số tới nhiều điểm với tần số thấp hơn 10.
Đặc điểm của hệ thống DVB 1. Đặc điểm chung
Ghép kênh và truyền tải: Các thông tin đợc chia nhỏ thành các gói dữ liệu, tơng ứng sẽ có một phần tiêu đề để nhận biết cho mỗi gói hay mỗi loại gói, và tơng ứng với thứ tự thích hợp các gói dữ liệu video, audio và dữ liệu phụ đợc ghép vào một dòng dữ liệu đơn. Mã hoá kênh truyền có nhiệm vụ cộng thêm các thông tin vào dòng bit dữ liệu, các thông tin này đợc sử dụng trong quá trình tái tạo lại dữ liệu tại bên thu nh các mã truyền dẫn, bởi vì sự suy hao trong quá trình truyền dẫn gây lỗi tín hiệu truyền dẫn, điều chế là đa các thông tin trong dòng dữ.
Đặc điểm truyền dẫn trong hệ thống phát sóng mặt đất
Quá trình mã hoá trong hệ thống truyền tải có nhiệm vụ mã hoá dòng bít cơ sở và ghép các thành phần khác nhau của chơng trình dùng trong quá trình truyền dẫn. Sau đó tín hiệu đợc đa đến giải Pilot, lọc tự động điều chỉnh chất lợng, điều chế VSB và nâng tần để phát sóng.
Các trạm làm việc PC
Các hệ thống đa truyền thông đòi hỏi các file dữ liệu lớn đợc truyền với tốc độ cao giữa các thành phần trong hệ thống nh camera, máy tính, VCRs, các bộ lu trữ và hiển thị, truyền giữa các trạm làm việc đặt trong cùng một phòng hay giữa các nhà khác nhau. Những nền này phải đợc thiết kê sao cho có thể ghép một cách độc lập, và các dòng số liệu đã đợc đồng bộ sử dụng số liệu từ bộ điều khiển thời gian video gốc, nó cũng đợc sử dụng cho bộ tạo tín hiệu đồng hồ đồng bộ chuẩn cho các thiết bị ngoại vi.
Hệ thống xử lý tín hiệu video và audio
Cấu trúc bộ xử lý mới cho phép thực hiện nhiều hơn một lệnh trên một chu kỳ xung đồng hồ, và bao gồm một bus dữ liệu 64 bit có chỉ tiêu chất lợng cao. Các chip bộ xử lý video đa phơng tiện nh Texas Intruments TMS 320C90 đợc đa vào sử dụng cho các hoạt động tính toán nén số liệu trong thời gian thực.
Lu trữ vào đĩa và băng
Chuyển mạch này cũng cho phép truyền dữ liệu tới đơn vị xử lý trung tâm RISC (CPU) và tới bộ nhớ bên ngoài thông qua bộ điều khiển truyền dẫn. • Cất dữ liệu: Một bộ đệm (từ 32 KB đến 2MB) đợc thêm vào hệ thống đĩa nhằm lu trữ các dữ liệu thờng xuyên sử dụng cho phép tốc độ truy cập nhanh hơn.
Server
Lu trữ dữ liệu đáp ứng rất tốt cho các nhu cầu về quảng cáo thơng mại phát quảng bá, tại đây chơng trình đợc lặp đi lặp lại vài lần trong ngày. Máy chủ trung tâm phân phối hàng ngày các thông tin quảng cáo thông qua mạng tại những điểm phân phối địa phơng, nơi các bộ lu giữ (cache) đợc sử dụng chèn các chơng trình quảng cáo và các chơng trình địa phơng.
Camera
• Lu trữ dữ liệu: Một hệ thống lu trữ về cơ bản là một bộ đệm ổ đĩa truy cập ngẫu nhiên tạm thời. Một ứng dụng quan trọng khác là các thông tin có thể lu trữ từ xa.
CD- ROM
• Đồng bộ kênh truyền: Tín hiệu video, audio và dữ liệu tơng ứng phải đợc đồng bộ tại bên thu, nhất là khi mỗi file dữ liệu đợc sử dụng bằng các cầu nối khác nhau. • Kết nối giữa các trạm làm việc đa truyền thông trong cùng một toà nhà hoặc trong các toà nhà nhà khác nhau, trong trờng hợp này dữ liệu đợc trao đổi thông qua mạng.
Giao diện
Giao diện này là một bus song song cho phép truyền số liệu nhanh (trên 5 Mbyte/s) giữa máy tính Macintos và các ổ đĩa, máy quét ảnh, ổ đĩa CD-ROM, máy tính in laser và các thiết bị hỗ trợ ghi. Nó chủ yếu đợc dùng trong mạng BAN để điều khiển, quản lý và chuyển dịch cục bộ các file của video trong thời gian không thực và file của audio trong thời gian thực giữa trạm làm việc của các hệ thống lu trữ.
Mạng
• Hộp dụng cụ đa truyền thông: Phần mềm Windows này cho phép ngời sử dụng phát triển các ứng dụng đa truyền thông nhờ có giao diện ngời- máy bằng đồ hoạ (GUI), là một ngôn ngữ lập trình hớng đối tợng, và các thanh công cụ đa dạng cho dựng hình, tạo kỹ xảo và dựng phim đồ hoạ. Hệ thống đa truyền thông phối hợp toàn bộ cấu trúc của các thành phần hỗ trợ truyền thông nh âm thanh, hình ảnh, đồ hoạ, văn bản, tín hiệu video động đầy đủ và hoạt hình vào các ứng dụng đa truyền thông.
Phân loại truyền hình công nghiệp
Trong các hệ thống truyền hình đại chúng, chơng trình truyền hình muôn hình muôn vẻ rất phức tạp đòi hỏi ở trung tâm truyền hình (hay camera phát) các hệ thống quay thay đổi cảnh, các studio, các thiết bị phụ khác. Tín hiệu truyền hình phân cực dơng từ khối kênh đa đến bộ kiểm tra thị tần, đồng thời tín hiệu truyền hình phân cực âm đa vào điều chế dao động cao tần để truyền đến các máy thu ở cự ly xa hơn 1500 m.
