Về bản chất, dũng tớn hiệu HDTV sau khi nộn sẽ được chia vào cỏc gúi truyền tải và thực hiện ghộp kờnh, khi đú dũng dữ liệu sẽ là cỏc gúi truyền tải TS. Hệ thống phỏt súng sẽ thực hiện với cỏc gúi TS. MPEG-4 khụng định nghĩa dũng truyền tải riờng mà chỉ định nghĩa phương thức truyền dũng bớt mó hoỏ MPEG-4 trờn dũng truyền tải MPEG.
Trong phần này, ta hiểu rằng dũng tớn hiệu số phỏt quảng bỏ là dũng truyền tải TS của MPEG-2. Sự khỏc nhau giữa SDTV và HDTV lỳc này chỉ là dung lượng bit của 1 chương trỡnh. Chỳng ta sẽ chỉ quan tõm túi việc: với 1 kờnh phỏt súng mặt đất cú thể phỏt được bao nhiờu chương trỡnh HDTV.
Dung lượng truyền dẫn số cần để phỏt cỏc chương trỡnh HDTV phụ
thuộc vào một số yếu tố sau:
- Kỹ thuật nộn được sử dụng (MPEG-2, MPEG-4 hay MPEG-4/AVC). - Định dạng quột ảnh HDTV
- Cấu trỳc lấy mẫu
- Mức độ suy hao hỡnh ảnh cú thể chấp nhận được
- Tối ưu chất lượng hỡnh ảnh mó hoỏ từng cảnh, đặc biệt là cỏc chương trỡnh trực tiếp.
- Chủng loại và kớch thước màn hỡnh hiển thị và khoảng cỏch quan sỏtẽ
- Thể loại nội dung (thể thao, phim truyện,...).
Một trong những yếu tố quyết định đến việc lựa chọn phỏt súng quảng bỏ HDTV đú là tốc độ bit dũng tớn hiệu video sau nộn, nú là một trong những nhõn tố ảnh hưởng đến cả chất lượng đối với người xem cũng như chi phớ
truyền dẫn. Như đó phõn tớch trong chương 2, hiện nay chuẩn nộn video MPEG-4/AVC đó được thương mại húa và được kiểm chứng về hiệu quả nộn so với chuẩn MPEG-2 khoảng
lần. Vỡ vậy, trong quy hoạch phỏt súng HDTV trờn nền súng mặt đất, cỏc nhà quảng bỏ nờn sử dụng chuẩn nộn MPEG-4/AVC.
Hiện nay cú 2 định dạng HDTV để phỏt quảng bỏ đú là: 1080i/25 và 720p/50, định dạng 1080p/50 hiện chỉ được sử dụng trong sản xuất, cú thể được sử trong tương lai. EBU đó thử nghiệm cỏc bộ mó hoỏ MPEG-4/AVC của nhiều nhà sản xuất khỏc nhau, và đó đề nghị tốc độ bit tối thiểu để đạt
được hỡnh ảnh HDTV cú chất lượng tốt với nhiều định dạng khỏc nhau là 6Mbits/s, cụ thể:
- Đối với định dạng HDTV 1080i/25 và cấu trỳc 1440 mẫu phụ theo chiều ngang, khuyến nghị tốc độ tối thiểu 12Mbits/s.
- Đối với định dạng HDTV 1080i/25 và khụng mẫu phụ theo chiều ngang, khuyến nghị tốc độ tối thiểu 12-14Mbits/s.
- Đối với định dạng HDTV 720p/50 và khụng mẫu phụ theo chiều ngang, khuyến nghị tốc độ tối thiểu lOMbits/s.
Việc lựa chọn tốc độ bit đối với HDTV cần phải dựa trờn một số yếu tố,
đặc biệt là cần phải cõn bằng được cỏc ưu và nhược điểm. Với bất cứ tốc độ
dữ liệu nào, hiệu ứng nộn “artefact” đối với định dạng 720p/50 ớt mạo hiểm hơn so với 1080i/25. Do đú, sẽ thuận lợi hơn nếu sử dụng định dạng 720p/50
để phỏt súng mặt đất.
Hiện nay, cụng tỏc quy hoạch tần số cho mụi trường phỏt súng số mặt
đất dựa trờn bề rộng phổ tần số kờnh giống như phỏt quảng bỏ tương tựđó sử
dụng. Việc thay đổi băng thụng sẽ được thực hiện trong tương lai khi sự
chuyển đổi từ tương tự sang số hoàn thành. Tuy nhiờn cụng việc này sẽ rất phức tạp và khú khăn, thậm chớ là khụng thể. Điều này cú nghĩa là quảng bỏ số mặt đất bao gồm cả dịch vụ HDTV vẫn dựa trờn cỏc kờnh tần số vụ tuyến truyền thống với kớch thước cỏc bộ cộng số cú dung lượng thớch hợp.
Một bộ cộng số DVB-T về cơ bản là một “Container” cú khả năng phỏt bất kỳ chất lượng hỡnh ảnh nào bao gồm cả HDTV, trong đú tổng dung lượng cỏc dũng dữ liệu phải vừa đủ dung lượng kờnh cú sẩn và cú thể thu được với tỉ lệ lỗi bit hợp lý. Trong thực tế chỳng nằm trong phạm vi từ 8Mbit/s (QPSK, 2/3) đến 27Mbit/s (64-QAM,3/4).
Một chương trỡnh HDTV hiện nay yờu cầu tốc độ bit cố định 10-20 Mbit/s phụ thuộc vào định dạng và phương phỏp nộn sử dụng (MPEG-2 hoặc MPEG- 4/AVC). Nếu bộ cộng thống kờ được ỏp dụng với tốc độ bit trung bỡnh 7-8Mbit/s cho một chương trỡnh, chỳng ta cú thể phỏt 2 đến 3 dịch vụ
HD trờn 1 kếnh với nền truyền dẫn DVB-T cú dung lượng 24Mbit/s). Do đú, về mặt lý thuyết bộ cụng số mặt đất cú thể mang một đến 3 chương trỡnh HD
đối với trường hợp thu cốđịnh và 1 đến 2 chương trỡnh HD đối với thu xỏch tay hoặc di động. Bờn cạnh đú, nếu chỳng tạ vẫn sử dụng kỹ thuật nộn MPEG-2 thỡ chỉ cú thể phỏt 1 chương trỡnh HDTV trờn kờnh số mặt đất. Tuy nhiờn điều này cũn phụ thuộc vào việc sắp xếp mạng cỏc mỏy phỏt cú hợp lý hay khụng.
Trong một bộ cộng thống kờ lớn, cỏc dịch vụ HDTV cú thể được phộp hoạt động với tốc độ bit trung bỡnh khoảng 8-10Mbit/s. Nếu là cỏc dịch vụ độc lập, tốc độ bit cú thể lờn 16Mbit/s.
Khi tớnh toỏn tốc độ bit cho toàn bộ một dịch vụ HDTV, ngoài tốc độ bit video cần cộng thờm dung lượng audio 5.1 (khoảng 0,5Mbit/s với hệ thống DD và 25Mbit/s với hệ thống DD+ hoặc HE-AAC) và cỏc dịch vụ tương tỏc (MHP, OpenTV, MHEP).
Một số vớ dụ về tốc độ dũng bớt cho quảng bỏ số mặt đất HDTV được sử
dụng trong thực tế. ở Thụy Sĩ, kờnh SRG nộn với tốc độ 13Mbit/s đối với dịch vụ 720p/50. ở Đức, kể từ năm 2008, ARTE đó truyền dịch vụ vệ tinh với tốc
độ dũng bit video 12Mbit/s. Ở Bỉ, cỏc dịch vụ HDTV đó cú sẵn trờn cỏp và IP với cỏc định dạng 720p/50 và 1080i/25, tựy thuộc vào chương trỡnh, tốc độ
dũng bit khoảng 9Mbit/s. ở Phỏp, cỏc dich vụ HDTV trờn nền số mặt đất DVB-T đó được triển khai ở cỏc định dạng 720p/50 và 10801/25. Cỏc bộ
cộng sử dụng 64-QAM 3/4 GI 1/8 trờn mạng SFN với 3 chương trỡnh HD trong bộ cộng thống kờ với tốc độ dữ liệu video trung bỡnh 7,3Mbit/s cho 1 chương trỡnh.
Chếđộ thu Fixed Portable outdoor Mobile Portable indoor
Điều chế 64QAM 16QAM 64QAM QPSK 16QAM 16QAM 16QAM Tỉ lệ mó 3/4 2/3 2/3 2/3 1/2 2/3 2/3 Tốc độ bit
Max (Mbit/s)
27.14 16,09 24,13 8,04 12,06 16,09 16,09
Bảng 3.3 Quy hoạch DVB-T theo cỏc điều kiện thu tớn hiệu
Chỳng ta cú thểđưa ra đề nghị cấu hỡnh để ghộp kờnh thống kờ 2 chương trỡnh HDTV cựng cỏc dữ liệu liờn kết khỏc như audio, SI,... để tạo thành 1 dũng truyền tải TS phỏt trờn 1 kờnh DVB-T (xem hỡnh 3.26). Trong đú, sử
dụng chuẩn nộn H.264 với tốc độ dũng bit đối với cỏc dịch cụ HDTV khoảng 8Mbit/s. Dung lượng bộ cộng 19,9Mbit/s, cỏc tham số DVB-T tương ứng 64- QAM, tỉ lệ mó 2/3 và tỉ số khoảng bảo vệ GI=l/4.
Hỡnh 3.26 Sơđồ ghộp kờnh phỏt quảng bỏ 2 kờnh HDTV trờn 1 kờnh DVB-T
Một số auốc gia đó phỏt auảne bỏ HDTV trờn nền DVB-T (TK). Croatia
Cỏc dịch vụ HDTV được khỏi đầu vào năm 2007 với một mỏy phỏt ở
Zagreb. Cỏc tham số mỏy phỏt HDTV: 64-QAM, CR=2/3, GI=l/8, mode 8K. Tốc
độ bit của toàn bộ hệ thống 22.12Mbit/s. Độ phõn giải video 1080i (1920x1080), 16:9; nộn MPEG-2; tốc độ bit Video 18.5Mbit/s; nộn audio: MPEG-1 layer2 (tương lai AAC); tốc độ bit Audio: 320Kbit/s; băng thụng: 8MHz
Phần Lan
Mỏy phỏt HDTV kờnh 8: nộn MPEG-4 ; 64-QAM; CR=2/3; GI=l/8; Băng thụng 7MHz; Chếđộ súng mang 8K.
Slovenia
Hiện đó thử nghiệm phỏt chương trỡnh HDTV trờn kờnh UHF-26: Định dạng 1080i/25; nộn MPEG-4; 64-QAM; Gi=l/8; CR=2/3; Mode: 8K; Mpeg-1 layer2 cho Stereo và AAC cho surround.
Vương quốc Anh
Đó tiến hành thử nghiệm DVB-T2, chế độ ghộp kờnh B, cú khả năng mang đến 4-5 chương trỡnh HDTV.
Phần lớn cỏc quốc gia ở Chõu Âu khỏi đầu trờn nền kỹ thuật số mặt đất với việc sử dụng nộn MPEG-2 MP@ML (Main Profile Main Level) đối với cỏc dịch vụ SDTV. Một số quốc gia khỏc như Australia, Japan và United States sử dụng chuẩn nộn MPEG-2 MP@HL cho cỏc dịch vụ HDTV trờn nền số mặt đất.
DVB-T là một hệ thống mềm dẻo, cho phộp cỏc nhà quảng bỏ số mặt đất nhiều tựy chọn khỏc nhau phự hợp với từng mụi trường dịch vụ khỏc nhau tương ứng. Điều này cho phộp lựa chọn giữa anten trời thu cố định, xỏch tay và thậm chớ thu di động cỏc dịch vụ DVB-T. Khi thiết kế hệ thống cần phải cú sự cần bằng lợi ớch giữa tốc độ dữ liệu và cường độ tỳi hiệu. Tuy niờn, đú chưa phải là tất cả. Cỏc quảng bỏ HDTV trờn nền DVB-T cũn cú một sự lựa chọn khỏc đú là điều chế phõn cấp “hierarchical modulation”.
Trong điều chế phõn cấp, 2 dũng bit tỏch riờng được điều chế thành một dũng đơn DVB-T. Một dũng gọi là HP (High Priority) được nhỳng vào dũng LP (Low Priority). Cỏc bộ thu với điều kiện thu tốt cú thể thu nhận cả 2 dũng, trong khi với cỏc điều kiện thu khú khăn hơn chỉ thu được dũng HP. Dũng LP, tốc độ bit cao hơn nhưng cường độ tớn hiệu thấp dũng HP. Do đú, trờn dũng LP cỏc nhà quảng bỏ cú thể phỏt dịch vụ HDTV.
Hệ thống 64-QAM, hệ thống phõn cấp ỏnh xạ dữ liệu vào chũm sao 64- QAM theo phương thức một dũng QPSK được giấu bờn trong dũng 64-QAM. Hom nữa, khoảng cỏch giữa cỏc trạng thỏi chũm sao cú thể được điều chỉnh
để bảo vệ dũng QPSK (HP).
Trong điều kiện thu tốt cho phộp cỏc bộ thu phõn giải toàn bộ chũm sao 64- QAM. Nếu trong điều kiện thu di động hoặc xỏch tay hoặc cỏc vựng cú cường độ tớn hiệu xấu, chỉ cho phộp phõn giải cỏc phần đỏm mõy rừ hơn của chũm sao, tương ứng với QPSK.
Trong hệ thống phõn cấp 64-QAM, mỗi Symbol được ỏnh xạ bởi 6 bit. 2 bit MSB được sử dụng cho cỏc dịch vụ di động, trong khi 6bit cũn lại được sử
dụng cho cỏc dịch vụ HDTV. 2 bit MSB tương ứng với dịch vụ cú đỏm mõy QPSK được nhỳng vào 64-QAM.
0100: cỏc bit 11 được dựng để mó húa cỏc dịch vụ HP- Vớ dụ về hệ thống phõn cấp được sử dụng ở Nam Mỹ trờn kờnh 6MHz (TK) Điều chế - QPSK nhỳng 64-QAM khụng đều - GI=l/32 Tỉ lệ mó - HD (low prioiity): 3/4 - SD (high priority): 1/2 Độ phõn giải - HD: 720p - SD: 480i Tốc độ bit - HD: 13.6Mbiựs - SD: 4.5Mbit/s Hiệu suất Guassian - HD: 19.dB
Cú 2 giải phỏp kỹ thuật tăng hiệu suất dung lượng kờnh truyền nhằm đỏp
ứng nhu cầu truyền dẫn HDTV trờn nền số mặt đất: sử dụng kỹ thuật nộn tiờn tiến MPEG-4 AVC (tăng hiệu suất nộn) và cải thiện hệ thống truyền dẫn.
MPEG-4 AVC: chuẩn mó húa video và audio cải tiến. Hệ thống chuẩn nộn MPEG-4 AVC hoạt động với hiệu suất nộn tăng gấp đụi so với chuẩn MPEG-2 (hiện trong truyền dẫn số mặt đất HDTV vẫn đang sử dụng rộng rói chuẩn nộn MPEG-2 MP@HL). Điều này cú nghĩa là, một bộ cộng số mặt đất cú khả năng mang gấp đụi số lượng dịch vụ khi sử dụng nộn MPEG-4 AVC so với MPEG-2, trong khi vẫn duy trỡ được chất lượng giống nhau.
- Phỏt triển tiờu chuẩn truyền dẫn số mặt đất thế hệ thứ 2 (DVB-T2): cú khả năng tăng dung lượng kờnh truyền lến đến 50% đồng thời độ tin cậy cao hơn trong cựng cỏc điều kiện ứng dụng và thu nhận tớn hiệu như nhau.
Nếu chỳng ta kết hợp cả hai kỹ thuật trờn, dung lượng kờnh của một bộ
cộng cú khả năng tăng lờn đến 160% đối với trường hợp thu cố định, tuy nhiờn cỏc chuyờn gia cho rằng thực tế chỉ cú khả năng tăng 100%.