Tất cả những gì gọi là “độ phân giải cao” (high deTinition) đều chứa trong kênh chói, và vì vậy, đế có hiệu quả, cần nén băng tần tín hiệu màu với hết khả năng có thể (không chứa đựng thông tin chói). Độ nét của ảnh (xem ở phía máy thu) cũng
Hơn nữa hiện tượng ảnh hưởng qua lại của các thành phần tín hiệu (alias) có thể xuất hiện khi xử lý tín hiệu tuyến tính.
Neu độ chói cố định (độ chói thật), thì việc tách đường biên (edgedetection) trên
ảnh sẽ chính xác hơn. Do đó nguyên tắc độ chói cố định có tầm quan trọng đặc biệt.
4.1.2. Nâng cao biên độ ở tần sơ cao (preempliasis)
Định lý Gamma có dạng sau đây:
EY = (YAgamma - Yo)/ (1- YoAgamma), với Y=Yo...l (*)
Để khử độ méo phi tuyến của màn hình CTR, thường sử dụng giá trị gamma = 0,45 cho camera. Ớ máy thu, tín hiệu được giảm biên độ ở tần số cao (deemphasis), là quá trình ngược lại của quá trình preemphasis ở camera. Quá trình preemphasis sử dụng giá trị gamma thấp hơn (gamma = 0,33) sẽ làm cho việc tiếp nhận độ sáng của mắt thích hợp hơn và biểu diễn nhiễu của hệ thống truyền dẫn tốt hơn. Tuy nhiên, việc biếu diễn nhiễu như vậy của camera thì lại quá thấp.
Trong một hệ thống tương họp tuyến tính, tại phía thu, mức gamma thấp sẽ gây ra nhiều vấn đề, như các điểm ảnh màu đen sẽ trở nên xám. Vì vậy gamma = 0,45 là thích hợp nhất đối với HDTV. Giá trị độ chói cực tiểu nên thấp (như Yo= 0,01) đê nhận được phạm vi độ chói khoảng 100.
4.1.3. Lựa chọn các màu sơ cấp
Có rất nhiều lý do để cho tập các màu sơ cấp của hệ HDTV mới phải khác so với các tập màu sơ cấp dùng trong các hệ truyền hình thông thường PAL, SECAM (EBU) và NTSC (FCC):
- Các tam giác màu của EBU, FCC và SMPTE không bao trùm hết toàn bộ gam màu thực.
- Với mã độ chói cố định trong hệ DHMAC, méo màu có thể tối thiểu hóa trong tín hiệu HDMAC nếu sử dụng tam giâc màu rộng hơn.
Việc thay đôi tập các màu sơ cấp chỉ có thê thực hiện được khi gắn chặt với mã độ chói, nếu không thì nhiễu sẽ có ảnh hưởng lớn.
Sau đây là tập mới các màu sơ cấp cho HDTV và các nguyên tắc:
a. Vị trí các màu thực càng rộng càng tốt.
b. Nghiên cứu biểu diễn màu trực tiếp của các nguồn màu EBU (Rec.31/EBU) cho camera màu.
c. Cải biên định lý khuếch đại thành phần Cl, C2 của mã cho phát sóng nhằm cải thiện việc biếu diễn màu trên một máy thu thông thường.
d. Chọn cách biếu diễn tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNR ở studio.
4.2. Mảy thu tín hiệu HDTV
Có 2 loại máy thu hình HDTV cơ bản theo 2 hệ phát sóng là MUSE (Nhật) và HDMAC (Châu Âu).
4.2.1. Máy thu tín hiệu MUSE
lại ảnh động có giảm chất lượng, nhưng không đáng kể. Neu máy phát tín hiệu MUSE trên vệ tinh có công suất 100W (dải tần Ku) và máy thu vệ tinh TVRO dùng Anten Parabol có đường kính lm, ta sẽ nhận được ở phía thu tỉ số tín hiệu trên nhiễu S/N = 41 dB và chất lượng hình ảnh đáp ứng với hình ảnh HDTV.
Máy thu HDTV được điều chỉnh theo kênh của DBS. Cách điều chỉnh cũng đơn giản như máy thu hình thông thường. Các mạch IC (vi điện tử) ngày càng rẻ kê cả mạch nhớ hình ảnh 10Mbit. Neu sản xuất máy thu hình với số lượng lớn, thì giá thành sẽ giảm. Hiện nay giá thanh máy thu tín hiệu MUSE còn khá cao so với máy thu hình thông thường (trong đó giá thành mạch giải mã, bộ nhớ hình ảnh chiếm một tỉ trọng khá cao.
Hệ thống MUSE được phát qua vệ tinh cho phép thu được hình ảnh có chất lượng cao theo tiêu chuẩn 1125 dòng và tỉ lệ khuôn hình 5: 3. Tín hiệu video HDTV 1125 có dạng tương tự cùng với 2 kênh âm thanh số, sử dụng một kênh vệ tinh (băng tần 27 MHz) DBS.
4.2.2. Máy thu tín hiệu HDMAC
Việc truyền tín hiệu hình màu dưới dạng ghép kênh theo thời gian các tín hiệu thành phần đã được giới thiệu trong hệ truyền hình thông thường (có cải biên về tỉ lệ khuôn hình 16: 9) MAC (Multiplexed Alalogue Components). Trong hệ HDTV 1250 và HDTV 1125, các tín hiệu thành phần được truyền với băng tần rộng hơn nhiều (băng tần tín hiệu chói: 25-30 MHz).
Trong chương trình EUREKA’95 có hệ thống HDMAC (High DeTinition MAC), cho phép truyền tín hiệu HDTV 1250 qua 1 kênh vệ tinh (dải Ku). Hệ HDMAC là hệ thống hỗn hợp, trong đó các tín hiệu video tương tự được nén với những tỉ lệ thích hợp và truyền cùng với các tín hiệu số DATV (Digital Assisted Television). Hệ thống này cho phép máy thu hình khôi phục lại hình ảnh có chất lượng cao như HDTV 1250 cùng với âm thanh số có chất lượng cao.
4.2.2.1. Tin hiệu video HDMAC
Các tín hiệu video thành phần trong hệ MAC được nén thời gian để cho tín hiệu chói và tín hiệu màu có thế ghép kênh kề nhau trên từng dòng hình và tạo thành 1 tín hiệu. Tỉ số nén tín hiệu chói là 3: 2, còn các tín hiệu hiệu số màu là 3: 1. Băng sơ cấp theo tỉ lệ của hệ số nén.
Đe truyền tín hiệu HDTV và tương hợp với các hệ thống MAC thông thường, cần phải hạn chế băng tần tín hiệu bằng cách lấy mẫu dưới tần số lấy mẫu (tiểu lấy mẫu), tức là chỉ truyền các mẫu thứ 4 của tín hiệu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các điểm ảnh chứa các mẫu được dịch đi 1 điểm ảnh (1 pixel) đối với mỗi mành và sau 4 mành sẽ nhận được tất cả các mẫu. Từ các mẫu nhận được (ghi vào bộ nhớ) có thế khôi phục lại hình ảnh với đầy đủ độ phân giải, nếu trên ảnh không xuất hiện phần ảnh chuyển động (làm nhòe ảnh). Phương pháp này rất tốt với các ảnh tĩnh. Phần ảnh động cần phải truyền theo cách khác. Ánh HDTV được chia ra thành các khối nhỏ và trong mỗi khối là các phần ảnh động. Tùy thuộc độ lớn và tốc độ chuyển động cho mỗi khối số liệu mà sử dụng phương pháp mã thích hợp.
Neu ảnh là ảnh tĩnh hoặc chuyển động rất chậm, thì sẽ dùng chuỗi 4 mành. Hình ảnh chuyên động nhanh có độ phân giải giảm. Các hình ảnh như vậy (ảnh động) thay đối trong từng mành và chỉ cần chọn các mẫu của 1 mành. Đối vói các ảnh chuyển động trung bình, thì chọn các mẫu của 2 mành để khử chuyển động.
Các thông tin về ảnh động và phương pháp mã hóa được truyền đến máy thu dưới dạng các số liệu DATV. Sau đó sử dụng các dòng chồng (shuffmg) đế truyền tín hiệu HDTV 1250 như trong tín hiệu MAC (truyền hình 625 dòng). Các mẫu từ 2 dòng hình liên tiếp được ghép kênh trên 1 dòng. Cách làm này cho phép giảm đi một nửa số dòng hình trong kênh truyền. Ớ phía thu, các mẫu từ các dòng liên tiếp được tách ra và khôi phục lại ảnh 1250 dòng.
Hai hệ thống này khác nhau về số lượng kênh âm thanh. Cả 2 hệ thống đều thích hợp cho việc truyền qua vệ tinh với băng tần cơ bản là 11 MHz.
Ghép kênh sẽ tạo ra 3 thành phần chính:
- Tín hiệu video HDMAC.
- Nhóm số liệu trong thời gian xóa dòng (LBI) chứa các tín hiệu âm thanh.
- Nhóm số liệu trong thời gian xóa mành (FBI) chứa các tín hiệu DATV. Dung lượng kênh LBI có khả năng truyền 4 kênh âm thanh chất lượng cao
hoặc 8 kênh âm thanh chất lượng trung bình trong hệ D2-HDMAC, còn 8 kênh âm thanh chất lượng cao hoặc 16 kênh âm thanh chất lượng trung bình trong hệ D2- MAC. Cả 2 trường hợp đều tương hợp với hệ MAC/packet.
Kênh FBI truyền các tín hiệu kiểm tra trên các dòng 1-22 và 311-334 (trừ dùng 312). Dung lượng kênh trong 1 mành là l,2Mb/s, được dùng đe truyền các tín hiệu DATV; còn các phần chưa sử dụng sẽ truyền các tín hiệu kiếm tra và số liệu phụ.
Trong các tín hiệu HDMAC có các từ mã xác định đồng bộ hình ảnh và các chuỗi
đồng bộ cũng giống như trong hệ MAC/packet. Các tín hiệu đồng bộ, ngoài ra, còn nhận
dạng đôi hình ảnh. Thông tin này cân đê xác định chu kì mã hóa HDMAC, có thời gian bằng 4 mành (80ms). Mành 1 của chu kì mã HDMAC là mành đầu của ảnh lẻ còn mành
4 của chu kì mã HDMAC là mành thứ 2 của ảnh chẵn.
nhóm số liệu 751 bit được chia thành 2 phần: phần đầu và phần số liệu. Phần đầu bao gồm mã địa chỉ, xác định loại số liệu (ví dụ âm thanh hoặc DATV). Chiều dài phần số liệu là 91 byte, trong đó byte 1 biểu diễn phương pháp sử dụng gói.
ơ trong tất cả các số liệu của packet có sử dụng các bit đế tối thiếu hóa các lỗi nhân (bit). Tiếp theo là cộng chuồi làm giảm thiểu (scrambling sequense) vào số liệu ở modul 2, nhằm giảm thiếu năng lượng trước khi biến đối số - tương tự (D/A).
4.2.2.3. Mã hóa HDMÀC BRvà tạo tín hiệu DATV
Sơ đồ mã hóa tín hiệu HDMAC BR (BR: Bandwidth Reduction - Giảm băng tần) có giảm băng tần dựa trên cơ sở sử dụng DATV. Tín hiệu HDMAC được hình thành từ tín hiệu video HDMAC và số liệu DATV.
Bộ mã hóa HDMAC BR sử dụng 3 phương pháp mã tín hiệu chói:
- Đối với phần ảnh tĩnh thì sử dụng tam giác 80ms; Trong ảnh thứ 1 nhận các mẫu chẵn, trong ảnh 2 là các mẫu lẻ.
- Đối với ảnh chuyển động nhanh đến 12 mẫu/40 ms, thì sử dụng tam giác 40 ms và khử chuyển động.
- Đối với ảnh chuyển động cực nhanh, thì sử dụng tam giác 20 ms, không sử dụng khi hoạt động với phim 25 ảnh/s.
Các tín hiệu hiệu số màu cùng được mã hóa trong bộ HDMAC BR theo 3 phương pháp; Phương pháp 1 và 3 sử dụng cấu trúc quincunx, còn phương pháp 2 sử dụng:
- Suy giảm không-thời gian (phụ thuộc tần số) theo trục thời gian, để giảm độ lượn (độ uốn cong) của các biên ảnh (TCI).
Trong máy thu hình HDMAC, các quá trình trên được thực hiện ngược lại ở bộ giải mã.
4.2.2.4. Âm thanh và các thông tin khác
Ảm thanh được mã hóa như hệ MAC/packet. Các thông số cơ bản của mã âm thanh bao gồm:
- Tần số lấy mẫu: 32 KHz cho âm thanh có chất lượng cao, 16 KHz cho âm thanh có chất lượng trung bình.
- Phương pháp mã: phương pháp mã tuyến tính 14 bit/mẫu (gần với 10 bit tức thời/mẫu).
- Bảo vệ lỗi: mức 1 bằng 1 bit/mẫu; mức 2 bằng 5 bit/mẫu của mã Hamming. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.2.2.5. Các thông số điều chế
Mã tín hiệu video HDMAC dựa trên cơ sở tiểu lấy mẫu, cho phép toàn bộ kênh truyền không phụ thuộc các mẫu liên tiếp với tần số lấy mẫu 20,25 MHz. Điều kiện này hoàn toàn thỏa mãn, nếu như kênh thỏa mãn điều kiện thứ 1 tần số Nyquist 10,125 MHz cho băng tần cơ bản.
Các mẫu của HDMAC có thêm 1 quá trình, đó là sửa phi tuyến (Preemphasis). Việc tăng độ rộng băng tần cơ bản lên 11,4 MHz và làm giảm khoảng quan sát đến màn hình sẽ làm tăng can nhiễu và độ nhạy với nhiễu so với hệ MAC thông thường.
Các thông sổ HDMA c truyền qua cáp
Trong truyền hình cáp sử dụng điều biên với biên tần cụt VSB/AM (điều chế âm). Biên độ đỉnh của tải hình có giá trị 100%. Mức biên độ tải hình thấp nhất là 10%. Như vậy mức logic “1” ứng với 19% và 91% mức điều chế, còn mức logic “0” ứng với 55% mức điều chế. Độ rộng băng tần khuyến cáo là 12 MHz.
4.3. Generator đồng hộ
Như đã nói sự khác nhau giữa hệ HDTV1125 và HDTV 1250 là không lớn. Sự ra đòi sau của hệ HDTV 1250 là kết quả của việc nghiên cứu hệ HDTV 1125 và bố khuyết vấn đề như: giải quyết vấn đề tương hợp giữa HDTV1250 và các hệ MAC (hệ HDTV1125 dùng tỉ lệ khuôn hình 5:3); giải quyết vấn đề nhấp nháy giữa tần số mành 50Hz và 60Hz.
Trái tim của tín hiệu truyền hình là bộ tạo xung đồng bộ. Xung đồng bộ HDTV khác rất nhiều so với xung đồng bộ cho truyền hình thông thường. Sau đây là generator tạo xung đồng bộ cho hệ HDTV1250.
- Chu kì quét của ảnh có thể chia thanh 2 chu kì, trong đó các tín hiệu đồng bộ và các tín hiệu phụ có thể theo chu kì hoặc bằng chu kì quét dòng hoặc cố định.
Hai đặc trưng đầu được tạo bằng kĩ thuật số với độ chính xác cao, độ ôn định cao. Còn đặc trưng thứ 3 được thực hiện cũng bằng kĩ thuật số nhưng đon giản hơn.
Tín hiệu đồng bộ trong 2 tiêu chuẩn là tín hiệu số với từ mã 2 bit, còn các tín hiệu phụ được biếu diễn bằng từ mã 1 bit. Đe tạo thêm các moment làm thay đối các mức tín hiệu (sườn xung), tần số từ các từ mã không được nhỏ hơn tân số đồng hồ 2,25MHz. Chu kì đồng hồ là thời gian xung hẹp nhất trong các tín hiệu đồng bộ, đó là thời gian xung đồng bộ dòng theo tiêu chuẩn quét liên tục (1:1).
Theo đặc trưng thứ 3, tất cả các dòng của tiêu chuấn quét xen kẽ chia ra làm 8 nhóm, trong đó mỗi dòng của nhóm đang xét có cùng dạng tín hiệu xung đồng bộ và các tín hiệu phụ. Ví dụ ở nhóm các dòng 2-44 và 621-624, tín hiệu cs tạo các xung 3 mức; còn tín hiệu HD là các xung chữ nhật có độ rộng hẹp, lặp lại với chu kì quét dòng H=72T; ngược lại các tín hiệu phụ còn lại sẽ cố định. Trên cơ sở các dạng tín hiệu cs, CB, HD, VD, FIP, sẽ biểu diễn các dạng tín hiệu số của các tín hiệu này cho mỗi nhóm dòng và được kí hiệu bằng B0,...B5.
Đối với tiêu chuẩn quét liên tục trong thời gian quét ảnh, sẽ biếu diễn các chu kì (thời gian) cho các tín hiệu đồng bộ và các tín hiệu phụ cùng với chu kì 72T hoặc cố định. Trong trường hợp này, chu kì sẽ lặp lại 2 dòng (2 dòng lân cận) vì chu kì quét dòng trong tiêu chuẩn 1:1 sẽ ngắn hơn 2 lần so với tiêu chuẩn 2:1. Tất cả các dòng được chia thành 4 nhóm, mà tín hiệu đồng bộ và các tín hiệu phụ của 2 dòng liên tiếp là giống nhau cho mồi đôi dòng của nhóm đang xét.
Trạng thái logic các tín hiệu đồng bộ số và tín hiệu phụ (tiêu chuẩn 2: 1) được biếu diễn bằng trị các bit của từ mã 6 bit B0...B5, còn trạng thái logic các tín
4.3.2. Phần số của generator
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ khối phần số là bộ nhớ H cố định có chương trình. Số liệu biếu diễn các tín hiệu số B0...B5 của tất cả các nhóm dòng (2 tiêu chuẩn) được ghi vào bộ nhớ H. Các số liệu được nhóm vào các từ mã B0...B5 và B0...B4, mà các giá trị bit của nó biểu diễn mức của các tín hiệu số trong 72 chu kì đồng hồ liên tục (các điểm) từ dòng quét đầu. Đe ghi tập các số liệu trên, bộ nhớ cần dung lượng khoảng 1KB: 8 X 720B + 4x 72B = 846B. Tuy nhiên, do việc sử dụng phương pháp địa chỉ hóa các từ, nên sử dụng bộ nhớ 2KB (type 2716).
Các địa chỉ 11 bit phối hợp số điểm mỗi nhóm dòng, số nhóm và loại tiêu chuẩn, cụ thể là: các bit A0...A6 biểu diễn số điểm các bit A7...A9 biểu diễn số nhóm, còn bit sau cùng biểu diễn loại tiêu chuẩn.
Mạch đếm điểm, đếm dòng và bộ nhớ V quyết định mạch tạo các địa chỉ.
Mạch đếm các điếm modulo 72 đếm 72 chu kì đồng hồ 2,25 MHz, xác định chu kì dòng 32ms, đưa vào bộ nhớ H số 7 bit (biểu diễn số điểm dòng). Các xung T có tần số dòng được đưa vào bộ đếm dòng modul 1250 để đếm 1250 dòng. Mạch đếm này xác định chu kì quét ảnh (tiêu chuẩn 2: 1) và đưa đến bộ nhớ V số 11 bit biểu diễn số dòng. Trong bộ nhớ V sẽ ghi số biểu diễn số nhóm dòng theo phương pháp: nhờ địa chỉ cho số dòng mà tù’ mã (sẽ là số nhóm) được ghi.
Sau khi đưa địa chỉ (bằng số dòng từ mạch đếm dòng) vào bộ nhớ V, ở đầu ra