Truyền dẫn tín hiệu truyền hình số: Các phương thức dịch vụ truyền dẫn như qua cáp, vệ tinh, mặt đất

Xử lý tín hiệu video

Với sự phát triển của công nghệ điện tử nh ngày nay, các chíp có tốc độ cao ra đời cho phép truyền toàn bộ chuỗi số liệu video số thành phần nối tiếp nhau trên một dây dẫn duy nhất đã tạo thuận lợi cho quá trình xử lý số tín hiệu video thành phần. Quá trình chuyển đổi tín hiệu video thành phần từ tơng tự sang số gồm nhiều vấn đề cần xem xét nghiên cứu, nó phải qua nhiều công đoạn và có một số mấu chốt nh: tần số lấy mẫu, phơng thức lấy mẫu, tỷ lệ giữa tần số lấy mẫu tín hiệu chói và tín hiệu màu, lợng tử hoá,mã hoá. Tín hiệu video do có đặc trng riêng nên ngoài việc thoả mãn định lý lấy mẫu Nyquist, 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 đợc tần số lấy mẫu, cấu trúc lấy mẫu nhằm đạt đợc chỉ tiêu về chất lợng hình ảnh,tính tơng thích giữa các hệ truyền hình, tốc.

Sự lựa chọn tần số lấy mẫu tín hiệu video cho các hệ truyền hình không chỉ thoả mãn tiêu chuẩn Nyquist và cấu trúc lấy mẫu mà còn phải đạt điều kiện là tần số lấy mẫu chung cho cả hai tiêu chuẩn truyền hình 525 và 625 dòng để có thể tiến tới một tiêu chuẩn video số chung cho toàn thế giới.

Xử lý tín hiệu audio

Hiện nay, tín hiệu audio đợc nén đã đợc sử dụng rộng trong các ứng dụng multimedia dựa vào máy tính cá nhân, ở đó tín hiệu audio đợc nén đợc lu giữ trên CD-ROM và các mạng máy tính. Những năm gần đây, các hệ âm thanh đa kênh đã đợc đa vào dùng rộng rãi trong lĩnh vực truyền hình số (ADTV,HDTV..), có nhiều hệ âm thanh với chất lợng cao đợc sử dụng nh AC-3, MPEG-1, MPEG-2. Hệ thống thính giác của con ngời (HAS : Human Auditory System) xử lý giống nh bộ phân tích phổ và tách riêng phổ của các âm thanh nghe đợc bằng các bộ lọc thông giải đợc gọi là các dải giới hạn tới hạn.

Các kỹ thuật mã hoá nguồn đợc sử dụng để loại bỏ sự d thừa của tín hiệu audio (khi các mẫu sai khác nhau không đáng kể), kỹ thuật che lấp cảm nhận âm thanh đợc sử dụng để loại bỏ nội dung không liên quan (các mẫu âm thanh không thể nghe đợc). • Các thông số quá tải khối dữ liệu: thực hiện bằng cách nhóm các giá trị bit nhị phân đợc lấy từ đầu ra của bộ chuyển đổi ADC thành các khối số liệu (trong miền thời gian: các mẫu lân cận nhau ở đầu ra của bộ ADC, hoặc trong miền tần số: các hệ số tần số lân cận nhau ở đầu ra của bộ mã hoá DCT). Kỹ thuật nén suy có thể đạt đợc bởi kết hợp hai hay nhiều kỹ thuật xử lý, tận dụng khả năng không cảm nhận đợc các thành phần phổ có biên độ nhỏ giữa các thành phần phổ có biên độ lớn.

Nguyên lý cơ bản của nó là loại bỏ sự d thừa thính giác trong tín hiệu audio bởi loại bỏ bất cứ tín hiệu nào nằm dới đờng cong ngỡng nghe thấy, điều này giải thích tại sao ngời ta gọi các hệ thống nén số liệu audio có tổn hao là mất các thành phần âm. Để tận dụng đặc tính này phổ của tín hiệu audio đợc phân ra thành các dải con với độ phân dải về mặt thời gian và tần số phù hợp với các dải giới hạn của hệ thống cảm nhận âm thanh của tai ngêi (HAS). Mô hình cảm nhận (Perceptual Model): sự phân tích thần kinh cảm giác một cách chính xác của các tín hiệu PCM đầu vào đợc thực hiện cũng nh đối với nội dung năng lợng và tần số của nó đều sử dụng thuật toán FFT.

Ghép kênh và truyền tải các dịch vụ

Dòng truyền tải hoặc dòng chơng trình sẽ đợc phân kênh (Demultiplexing) để trả lại các dòng gói sơ cấp, rồi đợc mở gói (Depacketizing) để trả lại các dòng sơ cấp ES của tín hiệu video, audio. • Payload - unit - start - indicator (1 bit): bit này đợc chỉnh định bằng một báo cho ta biết byte đầu tiên của phần payload chính là byte đầu tiên của gói PES mới (đối với số liệu video, audio) hay là phần đầu của một bảng (đối với thông tin đặc tả chơng trình PSI). Trờng Adaptation Field bao gồm các thông tin đợc sử dụng cho các chức năng giải mã bậc cao hơn, sử dụng các flag (cờ hiệu) để chỉ thị sự hiện diện của các trờng mở rộng đặc biệt ở phía sau.

• Discontinuity - indicator (1 bit): giá trị 1 chỉ thị sự bất liên tục của chuẩn đồng hồ (clock reference) hoặc của bộ đếm liên tục hoặc của cả hai. PCR đợc dùng để đồng bộ hóa quá trình giải mã. Trong một số trờng hợp, thông tin này có thể đợc sửa đổi trong quá trình truyền, PCR phải đợc truyền. Thông tin này không bị sửa đổi trong quá trình truyền và có thể đợc dùng để thu hoặc phát lại các chơng trình đơn. Phía thu không cần dùng OPCR trong quá trình giải mã. đế ngợc đến điểm ráp nối). Bộ mô tả mang các thông tin chi tiết về chơng trình cũng nh về các dòng sơ cấp thành phần nh : các thông số mã hóa video, các thông số mã hóa audio, nhận dạng ngôn ngữ, thông tin về dịch chuyển hình ảnh sang trái,phải, trên,dới và quét (pan & scan), chi tiết về truy cập có điều kiện, thông tin về bản quyền. Tuy nhiên, trong một số hệ thống nh truyền hình cáp, DSB, ATM, dòng truyền tải MPEG-2 đợc truyền dễ dàng hơn, thuân tiện hơn so với một số hệ thống khác (thí dụ nh mạng máy tính sử dụng protocol FDDI, IEEE 802.6).

• Khả năng chống lỗi và khôi phục đồng bộ: các gói TS với độ dài không đổi tạo cơ sở cho việc kiểm soát lỗi gây ra bởi đờng truyền và việc khôi phục lại đồng bộ giữa các dòng sơ cấp video, audio đang ghép kênh với nhau (dựa vào các thông tin cần thiết ghi trong header). Đối với các thông tin đa phơng tiện, cũng nh đối với các tính hiệu truyền hình, việc duy trì đồng bộ chính xác giữa các dòng sơ cấp khi chúng đợc giải mã và đợc truyền qua các thiết bị chuyển đổi hay thiết bị hiển thị khác nhau là một điều không thể thiếu. • Nhãn thời gian trình diễn (Presentation Time Stamps = PTS): nhãn thời gian trình diễn PTS là loại nhãn thời gian cơ bản dùng để chỉ định thời điểm mà khi đó một đơn vị truy cập sẽ đợc trích ra khỏi bộ đệm phía giải mã, đợc giải mã và đợc trình chiếu cho ngời xem.

Các hệ thống truyền hình số

• Việc đáp ứng các yêu cầu thu trong các điều kiện khó khăn sẽ đợc thực hiện thông qua việc thiết kế máy thu tinh xảo với các mạch điều chỉnh cân bằng đáp tuyến kênh. Tiêu chuẩn ATSC có khả năng hỗ trợ cho audio, video chất l- ợng cao và các số liệu phụ trong cả hai chế độ truyền hình tiêu chuẩn SDTV và truyền hình có độ phân giải cao HDTV với việc sử dụng phơng thức điều chế VSB ( Vestigial Side Band). Tiêu chuẩn DVB đã đợc chấp thuận bởi Viện các tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI (European Telecommunications Standards Institute) vào tháng 2 năm 1997, nó có khả năng hỗ trợ cho cả hai chế độ SDTV và HDTV.

Cho tới nay, dự án DVB tập hợp tới hơn 200 tổ chức từ trên 25 quốc gia trên toàn thế giới và đợc sử dụng rộng rãi nhất trong các tiêu chuẩn phát sóng truyền hình số. Hệ thống truyền hình số theo chuẩn này phát triển các đặc trng truyền dẫn tín hiệu số có nén MPEG-2 qua cáp, vệ tinh và phát sóng trên mặt đất. • DVB-CS / ETS 300 473, Dec.1994: hệ thống truyền qua cáp cục bộ để phân phối đến từng nhà cao tầng, nó còn đợc gọi là hệ thống SMATV(Satellite Master Antenna TeleVision).

1995: hệ thống thông tin dịch vụ dùng cho việc tự thiết lập cấu hình của bộ giải mã DVB và giúp ngời sử dụng dịch vụ điều hớng dòng bit của DVB. • DVB Common Scrambling Algorithm: sắp xếp một cách đặc bịêt tạo ra sự liên quan trong các hệ thống xáo trộn chung, điều khiển truy cập với dịch vụ Pay- TV. Tiêu chuẩn ISDB đã đợc phát triển bởi hiệp hội các ngành công nghiệp vô tuyến và thơng mại ARIB (Association of Radio Industries and Businesses) và đợc chấp nhận bởi Bộ Bu chính và Viễn Thông của Nhật Bản (MPT).