- Settop Box (STB):
c. IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp
4.6 Một số hệ thống truyền hình tiên tiến
4.6.1 Truyền hình có độ phân giải cao (HDTV)
PTIT 151
HDTV là viết tắt của High Definition Television, tức truyền hình có độ phân giải cao. HDTV được hiểu đơn giản là truyền hình có chất lượng hình ảnh và âm thanh cao hơn, kích thước ảnh rộng hơn so với truyền hình tiêu chuẩn.
Các thông số của HDTV bao gồm:
Hệ thống quét,được xác định với tham số p quét liên tục hoặc i quét xen kẽ.
Độ phân giải & Kích thước khung hình: 1280x720, 1920x1080 hoặc cao hơn.
Tốc độ mành,được xác định là số lượng các khung hình video / giây.
Độ phân giải của HDTV
Để hiểu được chất lượng truyền HDTV cao hơn truyền hình tiêu chuẩn như thế nào, đầu tiên, ta xét đến độ phân giải. Việt Nam hiện đang phát truyền hình tiêu chuẩn hệ PAL có 625 dòng quét cho mỗi hình ảnh truyền hình, chế độ quét xen kẽ (Interlace Scan). Trong số 625 dòng quét của mỗi ảnh thì chỉ có 576 tích cực. Do đó truyền hình tiêu chuẩn PAL còn có thể coi là truyền hình có độ phân giải bình thường 576i, hay là SDTV (Standard- definition television).
Có nhiều định dạng khác nhau cho HDTV. Thông thường các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình HDTV lựa chọn các độ phân giải sau: 720p, 1080i, và 1080p.
Định dạng 720p sẽ có 720 dòng quét ngang (quét liên tục) cho mỗi hình ảnh truyền hình. 720p không dùng chế độ quét xen kẽ đã trình bày ở trên mà dùng chế độ quét liên tục-progressive scan. Quét liên tục sẽ cho chất lượng cao hơn vì nó hiển thị tất cả các dòng quétchẵn và lẻ cho mỗi mành.
Định dạng 1080i có 1080 dòng quét ngang, nhưng chế độ quét xen kẽ. Định dạng này có độ phân giải cao nhưng mỗi lần chỉ hiển thị một nửa số dòng quét mà thôi. 1080p là định dạng cho chất lượng hình ảnh cao nhất và cũng đòi hỏi băng thông
lớn nhất. Nó có 1080 dòng quét liên tục.
Tỷ lệ màn hình của HDTV
Truyền hình tiêu chuẩn cũ sử dụng màn hình có tỷ lệ 4:3, rất phổ biến với các TV dùng đèn hiển thị hình ảnh là ống phát xạ catot. Thông thường các rạp chiếu phim dùng màn ảnh rộng có tỷ lệ 16:9, tỷ lệ này cũng được sử dụng rộng rãi cho tất cả các màn hình HDTV. Theo tính toán thì tỷ lệ 16:9 cho phép mở rộng tới 33% diện tích khuôn hình. Một số ưu điểm của khung hình rộng là:
Góc nhìn thấy của con người khoảng xung quanh 120o, nhưng khi nhìn màn hình nhỏ tỷ lệ 4:3 từ khoảng cách vài mét, chúng ta sẽ phải làm hẹp góc nhìn một cách đáng kể thậm chí lên đến 10o. Điều này làm giảm khả năng cảm thụ hình ảnh. Tỷ lệ khung hình 16:9 (1.78:1) gần hơn với tỷ lệ khung hình sử dụng trong điện
ảnh (thường là 1.85:1 hoặc 2.35:1).
Phần lớn các chuyển động trên màn hình được thực hiện theo chiều ngang (ví dụ bóng đá, đua xe), do đó màn hình rộng sẽ có thể đáp ứng tốt hơn.
Màn hình rộng cũng có nghĩa giảm bớt số lượng các hình cận cảnh và chuyển cảnh. Mặt khác các chuyển động trên màn hình rộng là liền mạch và liên tục với chương trình có tính phim ảnh. Nói một cách đơn giản là có thể giảm bớt được
PTIT 152
các chuyển cảnh nhanh do ta có thể nhìn được nhiều hơn trên màn hình rộng. 16:9 là tỷ lệ lựa chọn cho phù hợp nhất với thị giác của con người.
Khi phát sóng với chuẩn 4:3, hai bên rìa của hình ảnh của các bộ phim hay các chương trình truyền hình HD sẽ bị cắt. Ngược lại, khi phát sóng các chương trình cũ 4:3 theo chuẩn 16:9, phải dùng phần mềm hoặc thiết bị phần cứng có tính năng convert để nâng cấp chất lượng chuyển đổi sang HDTV.
Màn hình hiển thị HDTV
Hiện nay trên thị trường các loại TV phù hợp với truyền hình HDTV trở nên rất phổ biến với giá cả phải chăng. Chúng thường là các loại TV công nghệ tinh thể lỏng (LCD) hay Plasma với các kích thước màn hình phổ biến là 26”, 32”, 37”, 40”/42”, 46”, 50”… Chúng có tỷ lệ khuôn hình là 16:9 và độ phân giải “HD ready” hoặc “Full-HD”. Các TV “HD-ready” thường được hiểu là các TV có độ phân giải hiển thị là 720p hay 1080i (1366x768 pixels). Trong khi đó các TV “Full-HD” là các TV có thể hiển thị độ phân giải đến 1080p (1920x1080 pixels) hoặc cao hơn và đương nhiên hiển thị được cả các tín hiệu có độ phân giải thấp hơn. Còn các TV “HD-ready” vẫn có thể nhận đầu vào là tín hiệu 1080p nhưng chỉ hiện thị trên màn hình số điểm ảnh (pixel) vật lý tối đa mà nó có.
Tiêu chuẩn truyền hình HD nào sẽ được lựa chọn: 720p hay 1080i
Điều đầu tiên ta cần quan tâm là chuẩn HD nào sẽ cho chất lượng hình ảnh cao hơn. Thoạt tiên mới nhìn có lẽ sẽ lựa chọn 1080i bởi chuẩn này có tới 1080 dòng quét. Tuy nhiên 1080i lại sử dụng chế độ quét xen kẽ (interlace). Có nghĩa là hình ảnh truyền hình sẽ được chia ra thành 1080 dòng quét ngang, mỗi giây hình ảnh này sẽ được hiện thị 50 lần để khôi phục lại hình ảnh gốc. Tuy nhiên mỗi lần hiển thị chỉ có 1 nửa số dòng của ảnh, tương ứng với 540 dòng quét, được nhìn thấy mà thôi. Với chuẩn quét xen kẽ thì các chuyển động của đối tượng theo chiều ngang của hình ảnh gốc sẽ gây hiện tượng bị nhòe (blur). Cũng tương tự như vậy, các chuyển động theo chiều dọc của màn hình sẽ gây ra nháy hình hay hiệu ứng vạch ngang trên màn ảnh (“flicker” hay “venetial blind” effect).
Nhiều phân tích thiên về tiêu chuẩn 720p, nó chia hình ảnh truyền hình thành 720 dòng quét ngang. Nhưng nó lại được quét liên tục, có nghĩa là toàn bộ 720 dòng quét của hình ảnh sẽ được hiển thị mỗi giây 50 lần. Như vậy số lượng dòng quét được hiển thị của 720p sẽ cao hơn 1080i. Để tái hiện toàn bộ bức ảnh thì chuẩn quét 1080i sẽ hiển thị 1080 dòng, trong khi đó 720p sẽ hiển thị tổng cộng 1440 dòng. Nguyên lý này sẽ đưa đến kết quả là chuẩn 720p sẽ xử lý hình ảnh chuyển động tốt hơn và 1080i sẽ có lợi thế khi hiển thị các hình ảnh tĩnh. Bên cạnh đó, một số chuyên gia cho rằng chế độ quét xen kẽ sẽ chỉ có lợi thế với truyền hình tương tự và quét liên tục sẽ là sự lựa chọn phù hợp hơn với truyền hình số. Một số phân tích còn cho rằng chuẩn 720p cho kết quả hình ảnh có độ sáng (brightness) và độ tương phản (contrast) tốt hơn 1080i. Độ sáng và độ tương phản của hình ảnh có tác dụng lớn đối với thị giác của con người.
Tuy nhiên, dưới sự hỗ trợ của ACATS (Advisory Committee on Advanced Television Services - Hội đồng tư vấn cho dịch vụ truyền hình tiên tiến) thuộc FCC, Advanced Television Test Center đã tiến hành thử nghiệm để so sánh hiệu ứng của hai chuẩn 1080i
PTIT 153
và 720p. Kết quả cho thấy trong những điều kiện khác nhau thì chất lượng hình ảnh của 720p hầu như không bị ảnh hưởng, còn 1080i cho thấy một số nhiễu lượng tử trên hình ảnh truyền hình. Tuy nhiên sự khác biệt là rất nhỏ và ACATS kết luận rằng cả hai chuẩn cho chất lượng hình ảnh gần như tương đương. Việc lựa chọn chuẩn phát phụ thuộc vào quyết định của nhà cung cấp dịch vụ HD. Tất cả các thiết bị chuyên dụng, thiết bị đầu cuối thuê bao, và màn hình hiển thị HD đều tương thích với cả 720p và 1080i. Vì vậy, hiện nay một số nhà cung cấp các chương trình HDTV sử dụng cả hai chuẩn,nhưng sẽ ưu tiên 720p (nếu là sản xuất chương trình).
Tần số lấy mẫu
Theo ITU-R BT.709, Với tín hiệu HDTV thành phần 4:2:2, tần sốlấy mẫu: f s(Y): 74.25MHz
f s(C’B): 37.125MHz f S(C’R): 37.125MHz
Tần số quét dòng
Tần số quét dòng với các định dạng 1080i/25 là 31250Hz, với định dạng 1080/30i là 33750Hz.
Tốc độ bít thô của video với hệ 1080/25i nếu được mã hóa bằng 10 bit là 1485 Mbps. Hình 4.41 là thí dụ một khuôn dạng sản xuất của HDTV.
Hình 4.41: Một khuôn dạng sản xuất HDTV A to D Conv Serial Digital 1.485 Gb/Sec Compressed HDTV 20- 300 Mb/s “SDTI” A to D Conv A to D Conv A to D Conv A to D Conv A to D Conv 74.25 MHz Sample 37.125 MHz Sample C A M E R A M A T R I X Serializer 74.25 Mwords/Sec Y 1,485 GHz clock 10 bits Parallel Multiplexed 2x37.125 Mwords/ Sec R-Y/ B-Y Compress Packetize AES/ EBU Digital Audio
PTIT 154