Điểm lấy mẫu của tín hiệu màu đỏ CR Điểm lấy mẫu của tín hiệu màulam C
3.1.3. So sánh đánh giá phương pháp điều chế
Truyền hình tương tự:
• Sử dụng hai phương pháp điều chế là AM và FM giúp cho tín hiệu có thể truyền đi xa song hai phương pháp này có hạn chế đó là dễ bị can nhiễu, dải tần hình ảnh bị cắt xén, chất lượng hình ảnh kém.
• Sóng FM có nhiều ưu điểm về mặt tần số, dải tần âm thanh sau khi tách song điều tần có chất lượng rất tốt, cho âm thanh trung thực và có thể truyền âm thanh Stereo, song FM ít bị can nhiễu hơn so với sóng AM.
• Nhược điểm của sóng FM là cự ly truyền sóng ngắn, chỉ truyền được cự ly từ vài chục đến vài trăm Km, do đó sóng FM thường được sử dụng làm sóng phát thanh trên các địa phương.
Truyền hình số:
• Đối với điều chế QAM: là sự kết hợp của ASK và PSK tức là tín hiệu được phân định mức theo cả biên độ và pha làm tăng hiệu suất phổ cũng như tốc độ truyền chống được can nhiễu tốt.
• Đối với điều chế QPSK: là phương pháp điều pha với 4 trạng thái pha phương pháp này làm tăng tốc độ bit truyền, tránh được nhiễu lân cận cũng như các nhiễu không mông muốn khác ngoại trừ nhiễu trắng.
• Đối với điều chế OFDM: đây là phương pháp điều chế đa sóng mang, trong đó các sóng mang phụ trực giao với nhau, nhờ vậy phổ tính hiệu ở các sóng mang phụ cho phép chồng lấn lên nhau mà phía thu vẫn có thể khôi phục lại tín hiệu ban đầu. Sự chồng lấn phổ tín hiệu làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn hơn nhiều so với kỹ thuật điều chế thông thường. Hệ thống OFDM có thể loại bỏ hoàn toàn hiện tượng giao thoa giữa các kí hiệu(ISI) nếu độ dài chuỗi bảo vệ (guard interval leght) lớn hơn trễ truyền dẫn lớn nhất của kênh. Phù hợp cho việc thiết kế hệ thống truyền dẫn băng rộng, do ảnh hưởng của sự phân tập về tần số đối với chất lượng của hệ thống được giảm nhiều so với hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang. Hệ thống có cấu trúc bộ thu đơn giản. Tuy nhiên nhược điểm của nó là đường bao biên độ của tín hiệu phát không bằng phẳng. Điều này gây ra méo phi tuyến ở các bộ khuyếch đại công suất ở máy phát và máy thu.
• Từ đây có thể thấy phương pháp điều chế cho truyền hình số có ưu điểm hơn so với truyền hình tương tự có khả năng chống nhiễu cao, hiệu suất lớn và tốc độ bit cao.
3.2. Đánh giá về mặt mã hóa tín hiệu giữa truyền hình số và truyền hình tương tự tương tự
3.2.1. Mã hóa tín hiệu truyền trong truyền hình tương tự:
• Hình 3.7: Mạch mã hóa tín hiệu truyền hình màu
Ba tín hiệu màu cơ bản R,G,B từ camera đưa đến qua ma trận theo tỷ lệ nhất định, ở đầu ra của Matrix ta được:
Y = 0,3R + 0,59G + 0,11BR – Y R – Y
B – Y
Tín hiệu Y đi thẳng đến bộ (+) còn hai tín hiệu “hiệu màu” R – Y, B – Y qua bộ điều chế với sóng mang phụ fsc sau đó nhập chung với tín hiệu Y bộ cộng. Tại đầu ra của bộ (+) ta được tín hiệu hình màu tổng hợp sau đó tín hiệu này sẽ được đưa qua bộ điều biên với sóng mang fov sau đó đưa đến anten và phát đi.
3.2.2. Mã hóa tín hiệu truyền đi trong truyền hình số
3.2.2.1. Lấy mẫu tín hiệu video
Lấy mẫu tín hiệu tương tự là quá trình gián đoạn (rời rạc hóa) theo thời gian băng tần số lấy mẫu flm kết quả cho ta một chuỗi các mẫu. Lấy mẫu là bước đầu tiên thể hiện tín hiệu tương tự sang số, vì các thời điểm lấy mẫu đã chọn sẽ chỉ ta tọa độ các điểm đo. Quá trình biến đổi này phải tương đương về mặt tin tức.
Quá trình lấy mẫu tương đương với một quá trình điều biên tín hiệu (f0) trên sóng mang có tần số bằng tần số lấy mẫu (flm). Quá trình điều biên tạo ra các biên trên và biên dưới. Sóng lấy mẫu có dạng hình chữ nhật, phổ của nó bao gồm thành phần tần số lấy mẫu và các hài của nó (hình 3.8)
• Hình 3.8: Phổ của tín hiệu lấy mẫu
Thực tế việc lấy mẫu tín hiệu dựa trên cơ sở của định lý Nyquist – Shannon: “tín hiệu x(t) liên tục theo thời gian có phổ hạn chế tại wc hoàn toàn được xác định bằng một dãy các giá trị tức thời lấy cách nhau một đoạn T = Tlm ≤ (1/2fc) với fc = wc/2π”.
Có ba dạng liên kết vị trí các điểm lấy mẫu được sử dụng phổ biến cho cấu trúc lấy mẫu tín hiệu video là cấu trúc trực giao, cấu trúc “quincunx” mành và “quincunx” dòng.
3.2.2.2. Lượng tử hóa
Bước tiếp theo trong quá trình biến đổi A/D là lượng tử hóa. Trong quá trình này biên độ tín hiệu được chia thành các mức – gọi là mức lượng tử. Khoảng cách giứa hai mức kề nhau gọi là bước lượng tử. Các mẫu có được từ quá trình lấy mẫu sẽ có biên độ bằng các mức lượng tử.
Giá trị lượng tử Q được xác định theo biểu thức: Q = 2N
Trong đó: N - Số bit biểu diễn mỗi mẫu.
Tín hiệu số nhận được là một giá trị xấp xỉ của tín hiệu ban đầu, nguyên nhân do quá trình lượng tử hóa xác định các giá trị số rời rạc cho mỗi mẫu. Hình 3.9 cho thấy, tất cả các giá trị biên độ nằm trong phạm vi giới hạn của một mức lượng tử đều được thiết lập một giá trị như nhau – đó chính là mức lượng tử Q.Có hai phương pháp lượng tử hóa là: Lượng tử hóa tuyến tính có các bước lượng tử bằng nhau và lượng tử hóa phi tuyến có các bước lượng tử khác nhau.
Trong hầu hết các thiết bị video số chất lượng studio, tất cả các mức lượng tử đều có biên độ bằng nhau và quá trình lượng tử hóa được gọi là lượng tử hóa đồng đều. Đây là quá trình biến đổi từ một chuỗi các mẫu với vô hạn biên độ sang các giá trị nhất định, vì vậy quá trình này gây ra sai số, gọi là sai số lượng tử. Sai số lượng tử là một nguồn nhiễu không thể tránh khỏi trong hệ thống số.
• Hình 3.9: Quá trình lượng tử hóa và sai số lượng tử
Biên độ tín hiệu video biến đổi theo thời gian. Các giá trị lượng tử có thể
chứa sai số trong phạm vi 1