I: GHÉP KÊNH TÍN HIỆU DIGITAL Các gĩi audio
b. Thơng tin đặc tả chương trình (PSI)
Trong một dịng truyền tải, mỗi gĩi TS được liên kết với một giá trị PID chỉ rõ phần payload của gĩi TS này thuộc về dịng gĩi sơ cấp nào. Cĩ thể cĩ nhiều dịng gĩi sơ cấp khác nhau được tổ hợp lại thành nhiều chương trình khác nhau. Để bộ giải mã biết được dịng gĩi sơ cấp nào thuộc về chương trình nào, cần thêm trong dịng truyền tải các thơng tin đặc tả chương trình (PSI – Program Specific Information) nhằm xác định mối liên hệ giữa các chương trình và các dịng gĩi sơ cấp thành phần.
Thơng tin đặc tả chương trình PSI bao gồm 4 loại bảng sau:
Bảng ánh xạ chương trình (PMT – Program Map Table).
Bảng tổ chức chương trình (PAT – Program Association Table).
Bảng thơng tin mạng (NIT – Network Information Table).
Bảng truy cập cĩ điều kiện (CAT – Conditional Access Table).
Đặc tính của các thơng tin đặc tả chương trình PSI này được tĩm tắt
trong bảng sau:
Loại PSI Giá trị PID (13 bit) Table ID (8
bit) Chức năng
PAT 0x0000 0x00 Gán số chương trình va PID
của PMT
NIT Được gán trong
PAT
0x40 đến 0xFE Chỉ định các thơng số của mạng vật lý
PMT Được gán trong
PAT 0x02 Chỉ định các giá trị PID chocác thành phần của chương trình (các gĩi sơ cấp)
CAT 0x0001 0x01 Chứa thơng tin và số liệu dùng
payload được mở đầu bằng trưỡng con trỏ chỉ rõ vị trí của phần mới đĩ. * Bảng ánh xạ chương trình (PMT)
Mỗi chương trình trên dịng truyền tải đều cĩ một PTM tương ứng. Bảng này mơ tả chi tiết về chương trình và các dịng gĩi sơ cấp tạo nên chương trình đĩ. Cĩ thể ghi thêm các bộ mơ tả vào PMT. Bộ mơ tả mang các thơng tin chi tiết về chương trình cũng như về các dịng gĩi sơ cấp thành phần như: các thơng số mã hĩa video, các thơng số mã hĩa audio, nhận dạng ngơn ngữ, thơng tiin về dịch chuyển hình ảnh sang trái, phải, trên, dưới và quét, chi tiết về truy cập cĩ điều kiện, thơng tin về bản quyền.
* Bảng tổ chức chương trình (PAT)
Danh sách tất cả các chương trình chứa trong dịng truyền tải sẽ được ghi trên PAT. Ta dễ dàng tìm thấy bảng này vì nĩ cĩ giá trị PID = 0. Mỗi chương trình được liệt kê cùng với giá trị của gĩi TS cĩ chứa PMT của chương trình đĩ. Một PMT cũng cĩ thể chứa chi tiết của nhiều chương trình, thay vì chỉ một chương trình, khi các chi tiết của các chương trình này đủ ngắn.
+Bảng thơng tin mạng (NIT)
Trong PAT, chương trình số 0 được dành riêng để chỉ đến NIT. Bảng NIT là tùy chọn và nội dung của bảng cũng mang tính riêng tư (nghĩa là được định nghĩa bởi đài truyền hình hay người sử dụng, chứ khơng phải bởi MPEG-2). Nếu bảng NIT hiện diện sẽ cung cấp các thơng tin về mạng vật lý dùng để truyền dịng truyền tải như: tần số kênh truyền, chi tiết về bộ phát đáp vệ tinh, đặc tính điều chế .v.v…
+ Bảng truy cập cĩ điều kiện (CAT)
Nếu cĩ dịng sơ cấp đĩng gĩi nào trong dịng truyền tải được xáo trộn, thì bảng CAT phải hiện diện để cung cấp thơng tin chi tiết về hệ thống xáo trộn được sử dụng và cung cấp giá trị của PID của gĩi T S chứa thơng tin về quản lý việc truy cập cĩ điều kiện. Định dạng của loại thơng tin này khơng được quy định bởi MPEG-2, mà phụ thuộc vào hệ thống xáo trộn được sử dụng.
c.Hệ thống ghép các dịng truyền tải
Hình 3.25 mới chỉ ra quá trình ghép các gĩi PES audio, video, data … tạo
Hệ thống ghép kênh hình 3.27 được định nghĩa là quá trình ghép các dịng truyền tải khác nhau. Trong quá trình cộng các dịng bit truyền tải (với các PIDs tương ứng) sẽ tương ứng với việc cộng các chương trình riêng biệt và dịng bit điều khiển cấp hệ thống – được địng nghĩa với PID = 0. Dịng bit này mang các thơng tin trong một bảng tổ chức chương trình, sắp xếp các chỉ số nhận diện chương trình, tương ứng trên mỗi dịng truyền tải của chúng; quá trình nhận diện chương trình dựa vào các chỉ số trong bảng như đã miêu tả. Một “chương trình” phù hợp trong ngữ ảnh này, theo quan niệm truyền thơng, được gọi là “một kênh” (ví dụ như các kênh: PBS, C-SPAN, CNN).
Bảng tổ chức chương trình cho phép nhận biết chỉ số PID của dịng bit, chứa bảng ánh xạ chương trình của các chương trình đặc trưng. Theo đĩ, quá trình nhận diện một chương trình và nội dung của nĩ mang thơng tin trong hai phạm vi sau:
Thứ nhất, bảng tổ chức chương trình trong dịng bit PID = 0 dùng để nhận
diện chỉ số PID của dịng bit mang nội dung bảng ánh xạ chương trình cho chương trình.
Thứ hai, các PIDs của dịng bit cơ sở, mà chúng tạo ra chương trình, thu
được từ bảng ánh xạ chương trình thích hợp.
Hình 3.27: Ghép kênh dịng bit truyền tải cấp hệ thống.
Sau khi các bước trên hồn thành, các bộ lọc tại bộ tách kênh cĩ thể thiết lập các bit dịng truyền tải tại bên thu phù hợp cho từng chương trình cần quan tâm.
khác nhau của các PIDs phải chính xác như tại đầu vào. Điều này nảy sinh một vấn đề là PIDs cho các dịng bit chương trình khác nhau phải là duy nhất. Để giải quyết vấn đề này, đối với từng phạm vi ứng dụng của bộ ghép, các PIDs được sửa đổi ngay trước khi đưa vào bộ ghép. Sự thay đổi phải được ghi lại trong cả hai bảng tổ chức chương trình và bảng ánh xạ chương trình. Mạch phần cứng sẽ được thực hiện chia lại nhiệm vụ của PID trong thời gian thực với sự trợ giúp của tín hiệu đồng bộ tại tốc độ xung đồng bộ gĩi.
Việc xây dựng dịng bit truyền tải cĩ thể phân cấp. Dịng bit sau bộ ghép hệ thống cĩ thể ghép lại với nhau, trên một con cĩ dải thơng rộng hơn, bằng cách trích các bảng tổ chức chương trình từ mỗi dịng bit ghép kênh hệ thống và tổ chức lại một dịng bit PID = 0 mới. Các PID cĩ thể phải được ấn định lại trong trường hợp này.
Hình 3.28 minh họa tồn bộ quá trình trích các dịng bit cơ sở từ mơt
chương trình tại bên thu. Trong thực tế ta chỉ cần dùng một bộ tách kênh thì cĩ thể sử dụng để trích cả hai bảng tổ chức chương trình và bảng ánh xạ chương trình điều khiển dịng bit. Điều này cũng đưa ra một yêu cầu chức năng tối thiểu tại lớp truyền tải cĩ thể trích mọi ứng dụng trong dịng bit.
Hình 3.28: Khái quat hệ thống tách một chương trình từ dịng bit truyền tải.
Dữ liệu bao gồm audio, mã thời gian, dữ liệu kiểm tra và dữ liệu của người sử dụng (trong tương lai). Dữ liệu phụ được biến đổi thành các gĩi dữ liệu phụ, được ghép kênh với dịng dữ liệu. Các gĩi dữ liệu được cấy vào khơng gian theo tiêu chuẩn SMPTE 125M quy định, hình 3.29 abc (4fsc-PAL) biễu diễn khơng gian dữ liệu phụ cho giao diện tín hiệu số tổng hợp bit-nối tiếp.
Hình 3.30 (625/50) cho biết khơng gian dữ liệu phụ cho giao diện tín hiệu số coponent bit-nối tiếp. Hình 3.31 là cấu trúc gĩi dữ liệu phụ cho giao diện số component 4:2:2.
dấu sự bắt đầu của gĩi dữ liệu phụ.
Một từ nhận dạng dữ liệu tối ưu DID: từ này nhận dạng nội dung dữ liệu
của mỗi gĩi cho người sử dụng. Nếu nội dung là dữ liệu audio, thì nhiều từ DID khác nhau được dùng để xác định 4 nhĩm kênh audio.
Một từ về số dữ liệu audio tối ưu DBN: từ này cho phép máy thu thay đổi tổ
hợp truyền bằng cách đếm số gĩi dữ liệu phụ cĩ một DID chung. Trong trường hợp chuyển mạch dịng dữ liệu, mạch đếm cĩ thể truyền một cờ đến hệ thống xử lý video để bỏ nhất thời (“ấn” hoặc “đẩy ra”) bằng một mạch cắt.
Một từ đếm dữ liệu DC: từ này chỉ tị số dữ liệu của người sử dụng trong
từng gĩi.
Một số thay đổi các từ dữ liệu cho người sử dụng UDW: cho phép cực đại
255 từ.
(đối với VANC) để chỉ thị sự hiện diện của dữ liệu phụ và bắt đầu bằng một gĩi. Nếu khơng cĩ ADF trong 3 từ đầu tiên của một khơng gian dữ liệu phụ, thì giả thiết là khơng cĩ các gĩi dữ liệu phụ.
Tiêu chuẩn SMPTE 272M đề xuất 2 mode hoạt động cơ bản là thực hiện tối thiểu và thực hiện đầy đủ bằng AES.
Thực hiện tối thiểu AES với mức A cĩ các đặc điểm sau:
Các từ audio cĩ độ phân giải 20 bit.
Tần số lấy mẫu 48kHz.
Đồng bộ dữ liệu audio bằng dữ liệu video.
Chỉ một nhĩm 4 kênh audio.
Bộ nhớ đệm máy thu cỡ 48 mẫu audio.
Các gĩi dữ liệu audio được dịnh dạng từ thơng tin của dịng dữ liệu
AES/EBU, hình 3.31. 20 bit dữ liệu audio và các bit V, U, C (tổng cộng 23 bit)
được tính từ subframe 1 (subframe – ảnh nhỏ), kênh 1, của frame 0 của dịng dữ liệu AES/EBU nối tiếp và ánh xạ thành 3 từ dữ liệu audio 10 bit và X, X+1, X+2. 4 bit trước, 4 bit audio và bit tương đương được xĩa.
Ba từ này được cấy tức thời ngay sau header dữ liệu phụ (hình 3). Thơng tin kênh audio thứ 2 (kênh 2) từ dịng dữ liệu nối tiếp AES/EBU được cấy bằng cách tương tự. Frame 0 từ dịng dữ liệu nối tiếp AES/EBU thứ 2 được cấy thêm để hồn chỉnh một nhĩm audio (4 kênh). Tiêu chuẩn AES/EBU đặc trưng cho một chuỗi 192 frames (đánh số từ 0 đến 191) để tạo ra một khối. Mỗi frame cĩ 2 frame con (subframe 1 và subframe 2) hoặc 2 kênh (kênh 1 và kênh 2).
Nếu tạo thành định dạng một dịng audio phụ, thì 2 frames (4 subframe hoặc 4 kênh) sẽ tạo thành một nhĩm. Mỗi nhĩm gồm 2 đơi mẫu xuất phát từ 2 dịng dữ liệu nối tiếp AES/EBU gốc. Mỗi đơi mẫu cĩ thể nhận dạng theo 3 cách sau đây:
AES 1 (kênh 1/kênh 2) và AES 2 (kênh 1/kênh 2).
Kênh 1/kênh 2 và kênh 3/kênh 4.
Kênh 00, kênh 01, kênh 10 / kênh 11.
Thực hiện AES đầy đủ
AES đầy đủ được liên kết với nhiều khả năng hoạt động, được nhận dạng bằng mức B đến J. chúng được đặc trưng qua:
Các từ audio cĩ độ phân giải 24 bit.
Tần số lấy mẫu 32, 44,1 hoặc 48 kHz.
Dữ liệu audio đồng bộ hoặc khơng đồng bộ với dữ liệu video.
Cho đến 4 nhĩm kênh audio.
Dung lượng bộ nhớ máy là 64 mẫu audio.
Hai gĩi cộng với nhau sẽ tải thêm thơng tin. Với mode 24 bit, 4 bit audio của 2 subframe AES1 được nhĩm lại thành 1 từ 8 bit (gọi là AUX), cĩ liên quan
một số đặc trưng DID. Nĩ được cấy vào khơng gian dữ liệu phụ ngay sau gĩi dữ liệu audio cĩ liên quan.
Gĩi kiểm tra audio được xác định cho việc truyền thơng tin là số frame audio, tần số lấy mẫu, kênh audio tích cực và độ trễ tương đối giữa audio – và – video của mỗi kênh audio. Gĩi này là tối ưu với AES đầy đủ. Gĩi này được truyền một lần/mành như là gĩi thứ nhất của khơng gian dữ liệu phụ (hình 3.32) sau dịng 11.
Hầu hết dữ liệu audio được cấy vào khơng gian dữ liệu phụ trống ở khoản xĩa dịng. Chuyển mạch dịng dữ liệu bit – nối tiếp xảy ra tại dịng 10 và trong khơng gian dữ liệu phụ dịng tiếp theo khơng khuyến cáo cho việc cấy dữ liệu audio. Mạch tách kênh ở máy thu chứa bộ nhớ đệm 64 mẫu, cho phép khơi phục tín hiệu audio số một cách hồn mỹ.
Máy ghi hình số DVTR, frame synchronizer (đồng bộ ảnh), codec (coder – decoder) khơng ghi hoặc cho đi qua tồn bộ tín hiệu video số một cách “trong suốt” (khơng tổn hao). Khoản xĩa dịng và mành được tách ra trước khi xử lý để giảm tốc độ bit và được cộng vào tại đầu ra của thiết bị. Điều này dẫn đến làm mất thơng tin dữ liệu phụ. Trong một số thiết bị, dữ liệu phụ được tách ra tại đầu vào, được lưu trữ khơng tổn hao và được cấy trở lại tại đầu ra.
Ghép kênh audio (audio multiplexer)
Hình 3.33 là sơ đồ khối mạch ghép kênh audio. Mỗi dịng dữ liệu audio số của 2 dịng dữ liệu vào (AES/EBU 1 và AES/EBU 2) được truyền đến mạch deserializer. Mạch deserializer giải mã tín hiệu theo đánh dấu 2 pha BPM (biphase maek) và đưa vào bộ nhớ đệm. Bộ nhớ đệm cĩ mạch FIFO (first in first out). Đầu ra của hai mạch FIFO được truyền đến mạch tạo định dạng. Tín hiệu AES/EBU 32 bit gồm phần mở đầu (4 bit của X, Y, Z), dữ liệu audio (4
dữ liệu phụ 10-bit X, X+1, X+2. Mạch ghép kênh cộng audio đã được tạo định dạng vào video để làm trễ. Độ trễ video bù độ trễ do xử lý audio số. Tín hiệu audio được ghép kênh vào khơng gian dữ liệu phụ. Video và audio đã ghép kênh được xếp nối tiếp bằng mạch serializer. Ghép kênh audio khơng làm tăng tốc độ bit vì audio được cấy vào các vị trí mẫu khơng sử dụng. Vai trị của bộ nhớ đệm FIFO là giữ cố định tốc độ dữ liệu audio. Trong trường hợp bộ nhớ đệm audio (buffer) tràn, thì các mẫu AES/EBU được xĩa cho đến khi bộ nhớ đệm hết tràn. Nếu bộ nhớ đệm trống, thì tăng gấp đơi các mẫu AES/EBU cho đến khi nào bộ nhớ đệm trở về trạng thái bình thường.