Hệ thống HDTV quét liên tục cho chất lượng ảnh rất cao và thuận lợi cho việc xử
lý tín hiệu HDTV trong studio. Tuy nhiên, vấn đề không đơn giản, ở chồ hệ HDTV 1125/60/1:1 cần băng tần rộng gần gấp 2 lần so với hệ HDTV/1125/2:1; Công suất nhiễu
ở camera sẽ tăng khoảng 9dB với các ống phát hình hiện nay. Hiện tượng này có thể giải
quyết bằng cách sử dụng CCD trong camera. vấn đề này cũng xảy ra tương tự trong VTR. Hệ thống HDTV/50/l:l sẽ ít vấn đề hơn hệ thống HDTV/60/l:l, vì băng tần có phần hẹp hơn. Nếu giảm số dòng quét xuống còn 800-900 dòng và sử dụng quét liên tục,
hiệu số với tín hiệu truyền hình số thông thuờng. Theo RCC.601/CCIR, thì số mẫu trên 1 dòng tích cực là 720, còn theo NHK (Nhật) là 1920. Tỉ lệ này là 8:3, nhưng ở đoạn dòng
hình tích cực (tỉ lệ khuôn hình 4: 3) có 1440 mẫu (bằng 2 lần số mẫu trên 1 dòng tích cực
của truyền hình thông thường). Giá trị này là thích hợp cho mã chuyển đổi tín hiệu HDTV sang tín hiệu truyền hình thông thường, số lượng dòng hình tích cực của hệ 525/60 và 625/50 là khác nhau; cho nên tỉ lệ 2: 1 đồng thòi cho 2 hệ là không thể được. Số 1035 dòng hình tích cực/ảnh là 1 số trung gian.
Vấn đề tương hợp giữa hệ HDTV với các hệ truyền hình thông thường cần phải giải quyết trên cơ sở 2 quan điểm sau đây:
- Khả năng chuyến đôi chương trình truyền hình HDTV sang chương trình truyền hình thông thường 625 hoặc 525 dòng cần được thực hiện trong studio.
- Có thê thu các chương trình phát sóng của HDTV băng máy thu hình 525 hoặc 525 dòng.
3.2. Truyền và phát sóng các tín hiệu HDTV
Các tiêu chuẩn HDTV đã đề cập ở trên là các tiêu chuẩn tạo tín hiệu HDTV (hay
tiêu chuẩn sản xuất) còn gọi là tiêu chuẩn studio. Đe máy thu hình HDTV có thể thu được chương trình truyền HDTV, tín hiệu HDTV phải được biến đôi thích hợp cho tiêu
3.2.1. Truyền và phát sóng tín hiệu HDTVqua vệ tinh
Hội nghị quốc tế WARC’77 bàn về việc sử dụng dải tần 120GHz (dải Ku) cho truyền hình trực tiếp phát qua vệ tinh (DBS) với độ rộng kênh 27MHz (điều tần -FM). Neu tín hiệu HD có băng tần giới hạn <10 MHz, thì có thế phát sóng tín hiệu HDTV qua dải tần Ku.
Châu Au sử dụng hệ truyền hình D2-MAC với băng tần tín hiệu 8MHz và hệ C-MAC với 10,5MHz. Để truyền tín hiệu HDTV có thể sử dụng 2 kênh vệ tinh (2x27MHz) liên tiếp, đồng thời truyền tín hiệu video thông thường qua 1 kênh, còn ở kênh thứ 2 là tín hiệu hoàn thiện cho HDTV. Tuy nhiên vấn đề truyền đồng thời tín hiệu trên 2 kênh là rất phức tạp.
Trong tương lai sẽ đưa vào sử dụng dải tần vệ tinh cao hơn (23- 42-85MHz) đế truyền tín hiệu HDTV trên một kênh. Tuy nhiên ở dài tần cao tín hiệu bị suy giảm nhiều do mưa và sương mù.
Đe có thể truyền tín hiệu HDTV qua vệ tinh (DBS) một cách thuận lợi cần phải hạn chế băng tần tín hiệu HDTV. Hãng NHK (Nhật) đã thực hiện việc hạn chế phổ tần tín hiệu HDTV 1125 còn 8,1MHZ. Dó là hệ MUSE. Trong hệ MUSE, tín hiệu HDTV ‘siêu lấy mẫu’ (chỉ truyền mẫu thứ 4). Dịch pha lấy mẫu theo từng mành sẽ cho phép truyền liên tục 4 mành với tất cả các mẫu (trường hợp ảnh tĩnh). Trong trường hợp ảnh động, việc nội suy sẽ khá phức tạp và độ phân giải kém đi. Hệ thống tính toán và truyền ‘vector chuyến động’ cho phép tối ưu hóa phương pháp này. Ket quả. Ớ máy thu hình sẽ khôi phục lại tín hiệu chói với băng tần 20MHz (ảnh tĩnh) và 12.5MHz (ảnh động). Còn tín hiệu số màu với băng tần 7MHz và 3MHz hệ MUSE không tương hợp với hệ MAC phát sóng qua vệ tinh, vì nó sử dụng phương pháp ghép kênh theo thời gian các tín hiệu chói và màu có nén băng tần.
Chương trình nghên cứu truyền hình độ phân giải cao ở Châu Au EUREKA’95 tập trung vào 2 vấn đề chính sau đây:
hơn giá trị thu được do sử dụng tân sô Nyquist (Sub Nyquist Sampling SNS) gâp đôi. Kỹ thuật SNS dùng cho tín hiệu HDTV sẽ cho kết quả tốt: giảm mạnh tần số lấy mẫu theo dòng so với lý thuyết. Tín hiệu HDTV có thế truyền phát sóng được do hạn chế băng tần tín hiệu bằng kỹ thuật SNS.
Phương pháp lấy mẫu mới SNS được thực hiện theo dòng, mặt và thời gian. Khi lấy mẫu SNS theo dòng, thì 2 dòng liên tục có thể được truyền như 1 dòng, nhờ ghép kênh các mẫu của 2 dòng trên vào 1 dòng ở phía máy thu, các mẫu lại có thế tách ra được, đó là phương pháp xáo trộn dòng. Bằng cách này ta có thế truyền các thông tin hệ HDTV 1250 bằng kênh 625 dòng.
3.2.3. Các hệ thống số hoàn thiện DA TV (hệ MUSE)
Các ti vi loại mới sử dụng nhiều mạch xử lý sổ tín hiệu và bộ nhớ ảnh số. Đây là cuộc cách mạng đi đến dần với HDTV số.
Hãng BBC nghiên cứu và thực hiện phương án DATV. Tư tưởng chính là tmyền
đến máy thu 2 loại tín hiệu trong cùng một kênh tín hiệu tuông tụ’ (video, như là tải) và thông tin số (âm thanh số, số liệu,... thông tin phụ) dung lượng kênh cho DATV có giá trị
vài trăm KB/s đến vài MB/s. DATV là hệ thống giảm băng tần (nhờ tối ưu hóa kỳ thuật truyền hình tương tự) như hệ MAC và kỹ thuật số, rất có hiệu quả trong việc giảm độ dư
thừa (nhờ xử lý). Nó cho phép tương họp giữa truyền hình tương tụ- có chắt lượng cao vói
máy thu hình có chất lượng thấp hon. Ưu điểm nữa của DATV là thực hiên được việc xử
lý ở nguồn tín hiệu và ở phía thu.
Ớ phía phát sử dụng phương pháp biểu diễn vector chuyển động hoặc diện tích vùng ảnh chuyến động mà không làm ảnh hưởng đến phần còn lại của kênh.
3.2.5. Vệ tinh Vinasat 1
. Vinasat
Hình 3.1.Vệ tinh Vinasat 1
Các thông sổ kỹ thuật cơ bản:
- Cao 4 mét, trọng lượng khô khoảng hon 2,7 tấn.
- Dung lượng 20 bộ phát đáp (8 bộ băng c, 12 bộ băng Ku)
- Vị trí quỹ đạo: quỳ đạo địa tĩnh 132°E (cách trái đất 35768Km).
Tuổi thọ theo thiết kế: tối thiểu 15 năm và có thể kéo dài thêm một vài năm tùy thuộc vào mức độ tiêu hao nhiên liệu.
Độ ôn định vị trí kinh độ và vĩ độ: +/- 0,05 độ.
+ Tần số phát Tx: 13.750-14.500 MHz. + Phân cực: Vertical.
-Đường xuống (Downlink):
+ Phân cực: Horizontal
- Mật độ dung lượng bão hòa (SFD): -90 dBW/m2.
- Vùng phủ sóng bao gồm: Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan
Các bộ phát đáp đang sử dụng:
phát đáp trên vệ tinh vinasat 1. Anten thu Vệ tinh Anten phát
Hình 3.2. Sơ đồ tổng thể của trạm thu phát vệ tinh Hiện nay thường sử dụng cả 2 băng tần: Băng c sử dụng dải tần 4-6 Ghz, và băng Ku sử dụng dải tần 12-14 Ghz. Việc lựa chọn băng Ku có lợi thế lớn vì có khung tần số cao nên nên khi phát xuống chỉ cần Anten kích thước cỡ nhỏ có thế thu được nên chi phí cho thuê bao lắp chảo thu nhỏ giúp tăng số lượng thuê bao trên mọi miền đất nước.
Tín hiệu số phát từ vệ tinh thu được bởi anten parabol offset và khối thu hình số (khuếch đại và dịch tần tù' Ku xuống 950-1450MHz có nghĩa là dải trung tần thứ nhất). Tín hiệu này được truyền bằng cáp đến máy thu. So với máy thu hình vệ tinh tương tự, cấu tạo bên trong máy thu hình vệ tinh số hoàn toàn khác về nguyên tắc. Nó bao gồm bộ Tuner, bộ giải điều chế QPSK, bộ giải mã MPEG và khối đầu ra. Đầu ra máy thu bao gồm cả tín hiệu số lẫn tương tự để có thể nối trực tiếp đến máy thu hình tương tự.
3.3. Các thông số cơ bản của HDTV
Độ phân giải cao và chất lượng hình ảnh cao của HDTV được hiển thị trên màn hình rộng sẽ làm cho người xem có ấn tượng về hình ảnh. vấn đề này có liên quan đến đặc điểm nhìn của mắt, phương pháp phân tích và tổng hợp hình ảnh. Đe nâng cao chất lượng hình ảnh truyền hình cần phải tập trung giải quyết các vẫn đề chính sau đây:
- Sự phân biệt cấu trúc dòng quét tại một khoảng cách quan sát nhất định hoặc trong trường hợp các biên chuyển động theo chiều ngang.
- Độ phân giải đều của các chi tiết ảnh, so với phim và ảnh chụp.
- Độ nhấp nháy (50Hz hoặc 60 Hz) của ảnh đặc biệt tại các vùng ảnh rộng, sáng và các biên theo chiều ngang.
thực, thí nghiêm nghiên cứu, một ảnh tĩnh trên màn hình cong, và nghiên cứu ấn tuợng nguời xem theo chiều ngang và chiều đứng. Ket quả thí nghiệm cho thấy ấn tượng ấn tượng của người xem có thay đôi theo chiều ngang hoặc chiều đứng thực khi góc nhìn giảm. Giá trị của góc nhìn có quan hệ chặt chẽ với ấn tượng thật.
3.3.1.2. Kích thuức màn hình
Theo kết luận ở phần trên, thì chiều cao màn hình H > 67cm (vì khoảng cách quan sát > 2m và bằng 3H). Neu tỉ số khuôn hình là 5:3 , thì diện tích màn hình phải > 0,74m vuông.
3.3.1.3. Độ sáng cục đại của ảnh
Tỉ số tương đối tối thiếu 30/1, tốt hơn là 70/1, một số thí nghiệm khác cho biết là tỉ số độ tương phản (Contrast) tối ưu cho ảnh là 27/1. Từ các kết quả trên, ta rút ra kết luận về tỉ số độ tương phản tối thiểu đối với HDTV là 50/1.
3.3.2. Các thông số cơ bản của HDTVở STUDIO
3.3.2.1. Số dòng quét
Neu xem truyền hình ở một khoảng cách 3H và đế cho không nhìn thấy được các dòng quét trên màn hình, thì số dòng quét cần thiết phải >1100 dòng. Thí nghiệm với vệ truyền hình đen trắng cho thấy là nhiễu do cấu trúc dòng loại này đế có thể được làm giảm đi trong trường hợp nâng số dòng quét lên 1100 dòng.
3.3.2.2. Số mành trong một giây
Thí nghiệm về quan hệ giữa tần số nhấp nháy tới hạn CFF (Critical Flicker Frequency) và góc nhìn. Tần số CFF = 60 Hz (50 Hz) là cần thiết để không còn nhìn thấy ảnh nhấp nháy đối với hệ HDTV 1125 (HDTV 1250) trong trường hợp độ sáng trắng đỉnh là 150 cd/m2 (Candela), khoảng cách xem truyền hình là 3H, tỉ số khuôn hình là 5:3 (16:9) và góc nhìn theo chiều ngang là 16 độ.
3.2.2.3. Quét xen kẽ
Khả năng phân giải của mắt người sẽ giảm rất nhanh nếu tốc độ chuyển đổi của vật thế trong ảnh truyền hình tăng. Khả năng phân giải của mắt đối với ảnh tĩnh khá cao. Hệ thống truyền hình quét xen kẽ khá đơn giản về thiết bị, do đó phương pháp này rất có hiệu quả.
Có thể nhận thấy rằng cùng một hiệu quả như nhau, nếu tăng 20% số dòng quét liên
tục (1:1) hoặc sử dụng quét xen kẽ > ( 2:1) sẽ không thực tế, bởi vì mức độ nhiễu do cấu trúc dòng sẽ lớn hơn . Do đó quét xen kẽ với tỉ lệ 2:1 có thê dùng cho hệ HDTV.
3.2.2.4. Biến đối quang điện có độ phân giải cao
Bộ biến đổi quang điện có độ phân giải cao đòi hỏi mạch quét không có lồi, độ phân giải cao, tỉ số tín hiệu trên nhiễu S/N cao, độ nhạy của màn cảm quang cao. Màn cảm quang (Target) của bộ biến đổi quang điện đóng vai trò rất quan trọng. Màn target của ống vidicon (bộ đổi quang điện loại chân không) được cấu tạo từ liệu Sb2S3, do màn target có điện dung lớn, nên vidicon có nguy cơ cháy thành ở màn hình target. Bộ biến đối quang điện Plumb có cấu tạo target từ vật liệu Pbo, cho độ nhạy cao hơn và tính thấp hơn so với vidicon. Loại saticon dùng target từ vật liệu Sb2S3 có dòng điện tối thấp, quán tính thấp và độ giải cao hơn.
3.3.3. Chiến lược phát triến HDTV
Từ năm 1968 hãng NHK (Japan Broadcasting Corporation) của nhật bắt đâu nghiên cứu và phát triển hệ truyền hình có độ phân giải cao HDTV. Ket quả làm xuất hiện tiêu chuẩn kỹ thuật HDTV cho studio:
- Độ rộng băng tân tín hiệu : 20MHz
Trong khoảng thời gian 1981-1985, hãng NHK đã tô chức nhiêu triên lãm thiết bị HDTV và hội thảo ở nhiều nước như Mỹ, Châu Ầu, Liên Xô cũ....
thống truyền hình cáp CATV, ghi hình bằng VTR và videodisk (băng và đĩa từ), tháng 10-1984 hệ MUSE được trình bày với mạch mã hóa (encoder) và giải mã (decoder) và được nhiều nước công nhận là hệ truyền hình độ phân giải cao đầu tiên trên thế giới.
Cũng giống như lịch sử phát triển của truyền hình trước đây (thế giới có 3 hệ truyền hình: NTSC, PAL, SECAM và nhiều tiêu chuẩn: CCIR, OIRT, FCC), truyền hình độ phân giải cao HDTV cũng chưa thống nhất được thành một hệ chung cho toàn thế giới.
Năm 1974, Mỳ tập trung nghiên cứu chủ đề ‘các giới hạn kỹ thuật truyền hình’ và đưa ra dự kiến hệ thống truyền hình có màn hình rộng (thuộc SMPTE).
Năm 1978. Hãng BBC (Anh) công bố kết quả nghiên cứu về khả năng phát sóng tín hiệu HDTV qua vệ tinh và tiêu chuẩn HDTV (Plilips và Harvey).
Năm 1974, Giáo sư Wendland (Trường ĐẠi Học Dortmund. Đức) báo cáo về một hệ thống HDTV tương họp.
Vệ tinh đầu tiên truyền tín hiệu HDTV 1125 với kết quả tốt vào năm 1978- 1979 (qua vệ tinh BSE của Nhật) đó là hiệu màu (chrominance) sau này 1983 mới phát triến thành hệ MUSE, truyền tín hiệu HDTV trong cùng một kênh (tín hiệu các thành phần truyền lần lượt).
Thiết bị truyền hình HDTV được nghiên cứu và sản xuất với nhịp độ cao như camera, VTR tương tự, telecine laser, màn hình CRT307 DisplayllO’ (tỉ lệ khuôn hình là 5:3) thiết bị phát sóng ở 12GHz và 38GHz (1982).
(đồng thời sử dụng 2 kênh). Nhóm nghiên cún SG11/ CCIR thành lập tiểu ban nghiên cúu tiêu chuẩn truyền hình có độ phân giải cao IPW/6 từ 1983.
Năm 1985, tại Nhật có triển lãm EXPO’85 với nhiều thiết bị HDTV: máy phóng hình 370’. CRT display 40’, máy phát sóng truyền tín hiệu trên mặt đất (phạm vi hẹp) truyền tín hiệu HDTV với khoảng cách > 500km bằng cáp quang (optical fíber trunk line).
Tháng 6/1982 hội nghị triến lãm quốc tế IBC’92 ở Amsterdam (Hà Lan) với nhiều báo cáo và thiết bị của một số hệ HDTV đã kết thúc tốt đẹp, IBC; 92 là mốc đánh dấu quan trọng về sự phát triển của truyền hình HDTV, về việc HDTV đang đi vào cuộc sống của chúng ta.
3.3.3.1. Chiến luực và phuơng pháp
Hội nghị thường kỳ của CCĨR lần thứ 17 (1990 ở Dusseldort. Đức) khang định chiến lược toàn diện về phát triền HDTV theo các điếm sau đây:
- Môi trường phát sóng.
- Khả năng ửng dụng HDTV.
- Sự điều hòa giữa ứng dụng phát sóng và không gian sóng.
- Phương tiện sản xuất chương trình truyền hình HDTV.
- Mạng truyền dẫn, phát sóng trên mặt đất và trên vệ tinh.
Dựa vào các quan điểm trên và việc xác định các yếu tố cơ bản của HDTV cho studio, nhóm SG11/CCIR đã xem xét những tiến bộ trong lĩnh vực nén tốc độ bit nhằm mục đích phát sóng HDTV trên mặt đất.
- Đặc trung vê hình ảnh và các thông sô quét.
- Tiêu chuẩn interface và các úng dụng khác trong việc ghi hình, truyền dẫn và phát sóng.
3.4. Cácthiết bị thiết bị hiền thị
3.4.1. Màn hình LCD
Do hình ảnh được mã hóa và hiển thị dưới dạng bản đồ ma trận điểm ảnh, nên màn hình LCD cũng phải được cấu tạo từ các điếm ảnh. Mỗi điếm ảnh trên màn hình LCD sẽ hiển thị một điểm ảnh của khung hình. Trong mỗi điểm ảnh có 3 điểm ảnh con (Subpixel), mỗi điếm ảnh con hiến thị 1 mầu: đỏ, xanh lá, xanh lam
sắp đặt song song những phần tủ’ tinh thể lỏng dọc theo những rãnh. Khi các phần tử này đi vào trong và tiếp xúc với bề mặt rảnh một phương hướng cố định, điều chỉnh những phần tử tinh thê lỏng song song dọc theo hướng những rãnh. Tại đây chúng được sắp xếp sao cho các phần tử thẳng hàng (n) và luôn cách nhau một khoảng nhất định. Khi những tinh thể chất lỏng được kẹp giữa hai tấm fílm có hệ