Truyền dẫn
Hình 3.12: ứng dụng của tiêu chuẩn nén audio AC-3
trong hệ thống phát sóng audio vệ tinh.
Trong sơ đồ trên, một chơng trình audio số kênh 5,1 đợc tạo thành từ bộ mã hoá PCM điển hình với tốc độ dòng bit trên 5 Mbit/s (6 kênh audio ì 49 KHz ì 19 bits = 5,194 Mbit/s). Sau khi qua bộ mã hoá AC-3 thành dòng số liệu có tốc độ 394 Kbit/s. Các thiết bị truyền dẫn điều chế dòng bit này thành dạng sóng tại tần số vô tuyến (RF), sau đó đợc đa đến bộ phát đáp phát sóng lên vệ tinh. Tổng công suất và dải thông trong đờng truyền theo đó đợc giảm đi theo hệ số nén 13 trong hệ thống nén AC-3.
Tại bên thu, tín hiệu đợc giải điều chế để thu lại đợc dòng bit 394 Kbit/s, sau đó qua bộ giải mã AC-3. Kết qủa, ta thu đợc chơng trình audio kênh 5,1 gốc đã phát đi bên phát.
Bộ nén audio số đợc sử dụng cho các mục đích thực tế, nơi các mục đích đạt đợc từ việc giảm tổng thiểu các thông tin yêu cầu để biểu diễn tín hiệu audio. Có 3 ứng dụng điển hình nh sau:
• Phát sóng quảng bá mặt đất tín hiệu audio.
• Phân phối tín hiệu audio qua cáp kim loại hoặc cáp sợi quang.
• Lu trữ tín hiệu audio bằng từ tính, quang, chất bán dẫn hay bằng các ph- ơng tiện lu trữ khác.
3.6.2. Mã hoá
Thuật toán của AC-3 cho phép đạt đợc độ lợi mã cao (bằng tỷ số giữa tốc độ bit tại đầu vào trên tốc độ bit tại đầu ra của bộ mã hoá) bằng việc lợng tử hoá thô tín hiệu audio biểu diễn trong miền tần số. Sơ đồ khối của quá trình này đợc chỉ ra trên hình 5.51. Bớc đầu tiên trong chuỗi mã hoá là chuyển đổi tín hiệu audio biểu
Bộ mã hoá AC-3 Thiết bị thu Tín hiệu audio ra Trái Giữa Phải Surround trái Surround phải Hiệu ứng tần thấp Bộ mã hoá AC-3 Dòng bit mã hoá 384 Kbit/s Thu tín hiệu Tín hiệu điều chế
Hình 3.13: ứng dụng của tiêu chuẩn nén audio AC-3
trong hệ thống phát sóng audio vệ tinh.
diễn từ chuỗi các mẫu PCM theo thời gian thành chuỗi các khối gồm những hệ số tần số. Bớc này đợc khối lọc băng phân tích. Các khối tơng ứng của 512 mẫu trong miền thời gian gối lên nhau đợc ghép lại bởi một cửa sổ thời gian và đợc biến đổi sang miền tần số. Chính bởi các khối gối lên nhau mà mỗi mẫu PCM đầu vào đợc biểu diễn trong hai khối biến đổi liên tiếp.
Khi tín hiệu audio vào đã đợc biểu diễn trong miền tần số, chúng có thể bị tiêu hao đi một nửa, vì thế mỗi khối tổng cộng còn lại 256 hệ số tần số.
Tập hợp các số mũ đợc mã hoá và biểu diễn thành dạng phổ tín hiệu dới dạng thô, chúng là hình bao phổ tín hiệu. Hình bao phổ tín hiệu đợc sử dụng làm phần chính của các bit chỉ định thông thờng, chúng xác định các bit nào có thể sử dụng để mã hoá mỗi phần định trị riêng lẻ. Hình bao phổ và các giá trị lợng tử thô phần định trị của 6 khối audio (1536 mẫu audio) đợc định dạng thành một khung AC-3. Dòng bit AC-3 là một chuỗi các khung AC-3 liên tục.
Một hệ thống AC-3 thực tế rất phức tạp, chúng bao gồm các chức năng: • Mỗi khung đợc gắn một tiêu đề, bao gồm các thông tin (tốc độ bit, tốc độ
mẫu, số kênh mã hoá audio và các số liệu khác) đòi hỏi đồng bộ mã hoá và giải mã dòng bit.
• Các mã phát hiện lỗi đợc chèn vào cho phép bộ giải mã kiểm tra lại các khung số liệu bên thu các lỗi tự do.
• Khả năng phân tích phổ của bộ lọc băng phân tích có thể thay đổi rất linh động nhằm nâng cao đặc tính của quá trình biến đổi từ miền thời gian sang miền tần số của mỗ khối audio.
Bộ lọc băng
phân tích hình bao phổBộ mã hoá Bit chỉ định
Lượng tử hoá phần định trị Định dạng khung AC-3 Các mẫu PCM P ần định trị Thô Giải mã Giải mã Bộ lọc băng tổng hợp Số mũ Hình bao phổ đã mã hoá Phần định trị đã lượng tử
Hình 3.14: Tổng quát bộ mã hoá tín hiệu audio theo chuẩn AC-3
• Hình bao phổ tín hiệu có thể đợc mã hoá với độ phân tích thời gian/tần số là một biến số.
• Có thể thực hiện đợc các bit chỉ số phức tạp hơn, và các thông số của trọng tâm của các bit chỉ định thông thờng có thể đợc sửa đổi nhằm đa ra một bit chỉ định tối u hơn.
• Các kênh có thể ghép lại tại những tần số cao nhằm đạt đợc độ lợi mã cao hơn, có hiệu quả của đối với các dòng bit tốc độ thấp.
3.6.3. Giải mã
Quá trình giải mã là quá trình nghịch đảo của quá trình mã hoá. Một bộ giải mã cơ bản có dạng sơ đồ nh hình vẽ.
Bộ giải mã phải thực hiện đợc các chức năng nh đồng bộ dòng bit mã hoá, kiểm tra lỗi, và khôi phục lại các cấu trúc khác nhau của số liệu (nghĩa là sự mã hoá hình bao phổ và giá trị lợng tử phần định trị). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bit chỉ định lúc này làm việc, nó cho phép mở và giải lợng tử các giá trị định trị. Hình bao phổ đợc giải mã đa ra dới dạng mũ. Các số mũ và phần định trị đợc biến đổi trở lại miền thời gian, rồi đa ra một bộ giải mã các mẫu theo thời gian PCM. Tổng toàn bộ các bớc trong quá trình giải mã bao gồm các bớc chính sau:
• Phát hiện phần số liệu lỗi do bị thâm nhập nh các lỗi che hay tín hiệu câm.
• Các kênh đã kết hợp nội tại các vùng tần số cao phải đợc tách ra.
• Độ phân tích của bộ lọc băng tổng hợp phải đợc thay đổi cùng một kiểu nh bộ lọc băng phân tích đã thay đổi trong thời gian mã hoá.
Bộ lọc băng tổng hợp Giải mã
hình bao phổ
Bit chỉ định Giải lượng tử hoá phần định trị Đồng bộ khung, phát hiện lỗi và
giải định dạng khung AC-3
Hình bao phổ đã mã hoá Phần định trị Thông tin về bit chỉ định Số mũ Dòng bit mã hoá AC-3 Phần định trị đã lượng tử Các mẫu PCM
Hình 3.15: Tổng quát bộ giải mã tín hiệu audio theo chuẩn AC-3
Chơng 4
Các phơng thức truyền dẫn tín hiệu truyền hình số
Mở đầu
Yêu cầu của truyền hình số là truyền các dữ liệu số, là các xung điện mà khi có xung sẽ đợc gán bằng “1” còn không có xung sẽ đợc gán bằng “0”.
Để truyền tín hiệu truyền hình số có thể sử dụng 3 phơng thức truyền cơ bản là:
• Truyền qua cáp quang. • Truyền qua vệ tinh.
• Truyền qua mặt đất (viba số).
Để thực hiện các phơng thức truyền trên, hiện nay trên thế giới đã xuất hiện các tiêu chuẩn phát hình quảng bá nh DVB của châu Âu, ATSC của Mỹ và đã phát thử nghiệm trong thực tế thành công.
4.1.Truyền hình cáp
4.1.1. Giới thiệu về hệ thống truyền hình cáp
Hệ thống truyền hình cáp – CATV- xuất hiện vào những năm cuối của thập niên 40, là hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình qua đờng cáp đến các máy thu vô tuyến.
Truyền hình cáp sử dụng các kênh truyền nằm trong phạm vi dải thông ở cận dới ở băng UHF. Các kênh truyền hình cáp đợc chia ra làm các băng VHF thấp, VHF giữa, VHF cao và siêu băng (superband).
Ưu điểm: Có thể sử dụng các kênh kề nhau để truyền dẫn tín hiệu trong tất của các phạm vi mà không xuất hiện hiện tợng nhiễu đồng kênh. Tuy nhiên, các tín hiệu phải đợc điều khiển ở độ tuyến tính cao nhằm tránh hiện tợng điều biến tơng hỗ.