Những nét chính về hệ thống truyền hình số

Xử lý tín hiệu video

Việc lựa chọn phương pháp biến đổi tín hiệu video phụ thuộc vào nhiều yếu tố: yêu cầu về khả năng thuận lợi khi xử lý tín hiệu, yêu cầu về truyền dẫn phát sóng..Số hoá tín hiệu video tổng hợp có ưu điểm là tốc độ bít thấp, điều đó cũng có nghĩa là dung lượng cần để lưu trữ nhỏ hơn, lợi hơn về dải tần. Quá trình chuyển đổi tín hiệu video thành phần từ tương tự sang số gồm nhiều vấn đề cần xem xét nghiên cứu, nó phải qua nhiều công đoạn và có một số mấu chốt như: tần số lấy mẫu, phương thức lấy mẫu, tỷ lệ giữa tần số lấy mẫu tín hiệu chói và tín hiệu màu, lượng tử hoá,mã hoá. Tín hiệu video do có đặc trưng 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 tương thích giữa các hệ thống..Quá trình này phải xác định được tần số lấy mẫu, cấu trúc lấy mẫu nhằm đạt được chỉ tiêu về chất lượng hình ảnh,tính tương thích giữa các hệ truyền hình, tốc độ bít thích hợp và mạch thực hiện đơn giản.

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. DCT một chiều biến đổi một bảng số biểu diễn các biên độ tín hiệu của các điểm khác nhau theo thời gian hoặc theo không gian thành một bảng khác của các số, mỗi số biểu diễn biên độ của một thành phần tần số nhất định từ tín hiệu gốc.Bảng kết quả chứa đựng cùng số giá trị như bảng gốc, phần tử thứ nhất là trung bình của tất cả các mẫu trong bảng đầu vào và được coi như hệ số điều chế DC, các phần tử còn lại, mỗi phần tử biểu thị biên độ của một thành phần tần số đặc trưng của bảng đầu vào và được gọi là các hệ số AC.

Xử lý tín hiệu audio

Líp II Líp III

• Lượng tử hoá các băng con thông qua lượng tử các thành phần nghe thấy trong mỗi băng. ID ( MPEG=1) Líp Bảo vệ lỗi Chỉ số tốc độ bit TÇn sè lÊy mÉu Bit đệm Bit dành riêng Chế độ Mở rộng chế độ Bản quyền. • Mỗi mẫu băng con được lượng tử hóa một cách chính xác bởi bộ tính toán cấp phát các bit.

Băng bộ lọc miền thời gian đến băng lọc miền tần số cung cấp độ phân giải phổ, tần số,và thời gian thích nghi cao để phù hợp với sự biến đổi nội dung của tín hiệu đầu vào. • Các hệ số bậc thang được sử dụng để sửa đổi cấu trúc và các mức nhiễu do lượng tử. • Được sử dụng rộng trong các ứng dụng tốc độ bit thấp như ISDN, viễn thông, audio chất lượng cao qua internet.

Dải rộng này được thực thiện bởi tách khung audio MPEG-2 thành 2 phần, một luồng bit cơ sở tương thích với MPEG-1 (384 kbit/s cho lớp II) và một luồng bit mở rộng. Với lớp III với tốc độ 64 kbit/s trên một kênh 5 kênh audio với độ rộng băng đầy đủ có thể được mã hoá với tốc độ số liệu 320 Kbit/s. • Mã hoá lên tới 6 kênh audio bao gồm một kênh tần số thấp, để hỗ trợ các yêu cầu âm thanh surround đa kênh.

Nó cho phép truyền băng tần trong khoảng 7.5 KHz đến 11 KHz và cho chất lượng cao khi tốc độ dòng số liệu nhỏ hơn 64 Kbps cho mỗi kênh.

Ghép kênh và truyền tải các dịch vụ

Bộ mã hóa video (mã hoá tín hiệu video số theo định dạng CCIR 601) và mã hoá audio (mã hóa tín hiệu audio số theo định dạng AES/EBU) thành các dòng video và audio sơ cấp ES (Elementary Stream) có chiều dài tuỳ ý. Các dòng sơ cấp video, audio cuối cùng sẽ được giải mã (giải. Program de-multiplexerProgram de-multiplexer. Video encoder and Packetizer Video encoder and Packetizer. Audio Encoder and Packetizer Audio Encoder. Program multiplexerProgram multiplexer Trasnport multiplexerTrasnport multiplexer Video in. Audio PES Audio in. Video PES Video decoder and. depacketizer Video decoder and. depacketizer Audio decoder and depacketizer. Audio decoder and depacketizer. Audio PES Video PES. Data PES Data PES data. Trasnport de-multiplexerTrasnport de-multiplexer. nén) để tái tạo lại tín hiệu video, audio số cung cấp cho bộ đệm và trình diễn (Buffer &. Presentation) để phát lại âm thanh hình ảnh. • Payload - unit - start - indicator (1 bit): bit này được 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 chương trình PSI).

Để bộ giải mã biết được dòng sơ cấp nào thuộc về chương trình nào, cần phải truyền thêm trong dòng truyền tải các thụng tin đặc tả chương trỡnh (PSI = Program Specific Information) nhằm xỏc định rừ mỗi liên hệ giữa các chương trình với các dòng sơ cấp. Bộ mô tả mang các thông tin chi tiết về chương trình cũng như về các dòng sơ cấp thành phần như : 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,dưới và quét (pan & scan), chi tiết về truy cập có điều kiện, thông tin về bản quyền. Nếu có dòng sơ cấp nào trong dòng truyền tải được xáo trộn, thì CAT phải hiện diện để cung cấp thông tin chi tiết về hệ thống xáo trộn được sử dụng và cung cấp giá trị của PID của gói TS chứa thông tin về quản lý việc truy cập có điều kiện.

• Khả năng co giãn: một kênh dải thông rộng hơn có thể được khai thác tối đa bằng cách sử dụng nhiều dòng sơ cấp ES tại đầu vào bộ ghép kênh hoặc ghép kênh thêm các dòng sơ cấp ES này vào dòng bit ban đầu tại một bộ ghép kênh thứ hai. Tuy nhiên, trong một số hệ thống như truyền hình cáp, DSB, ATM, dòng truyền tải MPEG-2 được truyền dễ dàng hơn, thuân tiện hơn so với một số hệ thống khác (thí dụ như mạng máy tính sử dụng protocol FDDI, IEEE 802.6). Đối với các thông tin đa phương tiện, cũng như đối với các tính hiệu truyền hình, việc duy trì đồng bộ chính xác giữa các dòng sơ cấp khi chúng được giải mã và được 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 được trích ra khỏi bộ đệm phía giải mã, được giải mã và được trình chiếu cho người xem.

Các hệ thống truyền hình số

• Nhãn thời gian giải mã (Decoding Time Stamps = DTS): nhãn thời gian giải mã DTS chỉ định thời điểm mà khi đó một đơn vị truy cập sẽ được trích ra từ bộ đệm phía giải mã, được giải mã nhưng chưa được trình chiếu cho người xem. Lúc này, nhãn thời gian trình diễn PTS chỉ định thời điểm mà khi đó "hình ảnh đã được giải mã" sẽ được trích ra từ bộ nhớ tạm và trình chiếu cho người xem. ATSC là tiêu chuẩn phát sóng đã được thiết kế và chấp nhận bởi ủy ban truyền thông liên bang Mỹ (FCC) vào tháng 6 năm 1996 như là tiêu chuẩn truyền hình số để triển khai ở Mỹ.

Chuẩn này chỉ xác định nội dung dòng bit, dòng truyền và truyền số trong kênh RF 6 MHz, không xác định quá trình sản xuất hiển thị và tiêu chuẩn giao diện cho người sử dụng. Tiêu chuẩn ATSC có khả năng hỗ trợ cho audio, video chất lượng 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 phương thức điều chế VSB ( Vestigial Side Band). Tiêu chuẩn DVB đã được 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 được sử dụng rộng rãi nhất trong các tiêu chuẩn phát sóng truyền hình số. • DVB-CS / ETS 300 473, Dec.1994: hệ thống truyền qua cáp cục bộ để phân phối đến từng nhà cao tầng, nó còn được 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 người sử dụng dịch vụ điều hướng 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.