Embed Size (px)
Citation preview
1
Bài giảngKỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH
Đỗ Huy KhôiBộ môn: Điện tử - Viễn Thông
Khoa CNTT ĐH Thái Nguyên
Email: [email protected]
ĐTCQ: (0280) 240596
DĐ: 0982718088
Nội dung chính
2
Phần I: Cơ sở kỹ thuật truyền hình
- Chương I: Truyền hình đen trắng - Chương II: Truyền hình màu Phần II: Truyền hình số Số hóa tín hiệu truyền hình Một số chuẩn truyền hình số hiện
nay Phần III: Các kỹ thuật nén VIDEO
số Một số phương pháp nén Một số mã dùng trong kỹ thuật nén
Phần I: Cơ sở kỹ thuật truyền hình
3
Chvong I
Máy thu hình đen trắng.
I. : Ánh sáng và màu sắc
1. Ánh sáng và sóng điện từ
Gọi chung là bức xạ điện từ
Có dải tần rộng từ vài chục Hz đến GHz Ánh
sáng thấy được: 3,8.1014Hz den
7,8.1014
780nm den 380 nm bước xóng
-
-
-
- Ta có pho cúa xóng di¾n tù và ánh xáng thay dvoc.
4
F(hz) 10S
1014 1016
(m) 3000m 3m 30nm 0,3nm
Sóng radio
Hong ngoai
Cnc tím Tia X Tia
760nm
Đỏ Cam Vàng Lnc Lam Chàm Tím 380nm
Ứng với màu sắc khác nhau có bước sóng khác nhau, tần số khác nhau
Ánh sáng trắng tổng hợp từ các ánh sáng đơn sắc Truyen hình den trang chí là truyen hình
don xac, không phải là truyen hình màu vì den trang chí có thông tin ve d® xáng toi cúa hình ảnh, những thông tin này thay doi tù toi (den) den xáng (trang).
5
* Đ¾c tính cúa mat ngvòi
4 0 0 4 S 0 S 0 0S S 06 0 0 6 S 0 7 0 0
Violet .................................................Red 6
-Ứng với mỗi màu sắc mắt người có độnhạy khác nhau
Ð ® n h ¾ y
1 . 0
0 . 8
0 . 6
0 . 4
0 . 2
Độ nhạy tương phản - Contrast
Lmax là cvòng d® chói lón nhat cúa chi tiet ảnh
Lmin là cvòng d® chói nhó nhat cúa chi tiet ảnh
L
min
7
L
maxK
* Độ nhạy sáng
8
Đ® chênh l¾ch toi thieu ve d® chói giữa 2 chi tiet
ảnh mà mat có the phân tích dvoc.L = L0-Ln trong dó L0 là d® chói cúa chi
tiet ảnh Ln d® chói cúa nen
Độ nhạy tương phản
Ln
Khả năng phân giải của mắt:Là khả năng mat có the phân bi¾t
dvoc S chi tiet A và B khi sút gan khoảng cách giữa chúng mà khi rút ngắn nữa mat không phân bi¾t dvoc hai chi tiet Avà B này nữa.
9
δ ΔL
- Góc nhìn nhỏ nhấtLà góc nhó nhat mà mat ngvòi
có the phân bi¾t dvoc hai chi tiet A và B. †hnc te góc nhìn nhó nhat là tù l phút den l ,3 phút.
- Quán tính của mắtLà hiện tượng ảnh lưu lạitsên
võngmạc(khoảng 1s)
truyền ảnh đến mắt không liên tục mắt cho là liên tục
10
2. Màu sắc
11
- Màuxac là những xóngdi¾n tù mà mat thvòng có the phân bi¾t dvoc.
- - Các thông ro d¾c tsvng cho màu rac: ● Đ® chói ● Sac thái- cảm giác chú quan
cúa mat và dvoc d¾c trvng bói bvóc xóng.
●Đ® bão hoà màu: Múc d® ánh xángtrang lan vào ánh xáng
don xac.
khả năng thích ứng màu sắc của mắt
12
Mat chí phân bi¾t dvoc màu xac tot nhat khi ảnh ó ngay trvóc mat.
Mat không the cảm nh¾n dong thòi nhieu chi tiet và màu xac tinh vi.
Lý thuyet 3 màu:
+ Neu ta c®ng dú các màu: dó , cam, vàng, lnc, lam, tràm, tím vói cùng m®t năng lvong nhv nhau thì ta xe dvoc ánh xáng trang. Nhvng theo thuyet 3 màu ve th% giác thì tat cả các màu deu tao thành tù 3 màu co bản là Red (R), Green (G), Blue (B) và dvoc goi là 3 màu co bản.
Phvong pháp ts®n màu
B
G
R
Vàng (Yellow)
Đỏ thẫm (Violet)
Lam (Cyance)
T
Hình 1.4
Red
Trắng (White)
Xanh dư ơ ng (Blue)Xanh lá cây (Green)
13
Đe hình thành màu trang ta có the pha tr®n ba màu là R,B,G.
Khi tr®n màu dó vói màu xanh dvong ta dvoc màu vàng.
Khi tr®n màu dó vói màu xanh dvong ta dvoc màu dó tham, còn goi là màu Violet.
Khi tr®n hai màu xanh dvong và màu xanh lnc ta dvoc màu xanh lá ma còn goi là màu xanh da tròi (Cyance).
14
3. Nguyên lý truyen hình ảnh trong truyen hình
15
màu.
Mguyên lý txuyen hình ảnh
+ Chia bức ảnh thành nhiều phần tử ảnh( point picture).Có biên độ chói trung bình của từng phần tử ảnh thành các tín hiệu điện tương ứng.
+ Truyền lần lượt thông tin về độ chói trung bình của từng phần tử ảnh từ máy phát đến máy thu.
Quá trình phân tích ảnh
16
Máy phát: dùng tia điện tử quét trên hình ảnh theo quy luật nhất định, quét đến đâu chuyển đổi độ chói trung bình của tứng phần tử ảnh thành tín hiệu điện tương ứng với điểm ảnh đó.
Máy thu: dùng chùm tia điện tử quét trên màn hình làm cho từng điểm ảnh trên màn hình phát sáng. Độ chói của từng điểm ảnh sẽ tỷ lệ với cường độ chùm tia điện tử.
Đe đảm bảo khôi phnc dvoc hìnhảnh ó máy thu, điều kiện là:
17
+ Toc d® quét ảnh phải cao, xao cho đảm bảo dvoc
24hình/s
+ quy luật quét ở máy phát và máy thu phải giống nhau.
Tức là ngoài thông tin về độ chói hình ảnh còn một tín hiệu được phát đi đó là thông tin đồng bộ. Đồng bộ chùm tia quét ở máy thu giống máy phát
Nguyên lý quét liên tục
Quy lu¾t doc xách
Quy lu¾t quét liên tnc
Hình 1. 5
18
Quét thuận ( có data)
Quét ngược( không có data)
Phương pháp quét xen dòng2
1
4
5
n
3
-Mỗi ảnh quét 2 lần. Chia ảnh làm 2 bán ảnh(Two half opicture are make picture )
-Mỗi lần quét một bán ảnh
-lần 1: quét dòng chẵn( bán ảnh chẵn, mành chẵn)
-lần 2: quét dòng lẻ ( bán ảnh lẻ, mành lẻ)19
Mành chẵn
HÌnh 1. 8
20
Mành lẻ
-khi kết hợp 2 mành quét ta được ảnh như hình vẽ
-Trong truyền hình sử dụng 25h/s để tạo ảnh chuyểnđộng, tần số mành là: fmành = 2Sx2 bán ảnh = S0Hz
-ở các nước Mỹ và Nhật fMành = 60Hz
Xác định số dòng quét, số phần tử ảnh
số dòng quét:
- góc trông lớn nhất - góc trông bé nhất
21
h
L
Hình 1.9
- L,h khoảng cách đến TV, chiều cao TV, thực tế L= (4:6)h
2 2L 2.(4 6)hHh
tg Ta tính nhv xau
Ta lai có : góc trông nhó nhat cúa mat là =1’ tù dó tính dvoc xo dòng quét N
dòng
N 10 14 600 840
22
α 1
60
Tan so quét dòng
- OIRT: fH = 2Sx62S = 1S62S dòng
23
- FCC:
fH = S2Sx30 = 1S7S0 dòng
Tan so quét
mành OIRT: fv
= S0Hz FCC:
Fv = 60Hz
-Vói các h¾ thong truyen hình khác nhau xe có xn lna chon các tiêu chuan truyen hình khác nhau.
- Vi¾t Nam theo tiêu chuan OIRT lay N = 62S dòng
- Tiêu chuan Nh¾t - My (FCC ) lay N = S2S dòng
- Tiêu chuan HDTV(HightDefinition Televixion) truyen
24
hình có d® nétcao thìngvòi ta chon FCC) or N = 2700 dòng (cho OIRT)
N =1070dòng (cho
Tần số Video cực đại
Ta biet xo phan tú ảnh theo chieu doc là 62S € xo phan tú ảnh theo chieu ngang là (62Sx4)/3 € tong xo diem ảnh là(giao diem dòng quét doc và ngang):
(62Sx62Sx4)/3=S20.833 diem ảnh.Tan xo Video cnc dai:
Theo tiêu chuan OIRT chon fvideo
max = 6 (Mhz) FCC chon fvideo max =
4,2(Mhz)
6,5(Mhz)
25
2520833✕25videomaxf
4. Tín hiệu thị tần
Utrang
Uden
t
26
trangÐ en
Xám
hình 1. 10
: di¾n áp úng vói múc trang
Utrang
Uden
: di¾n áp úng vói múc den
Vói bat ky cảnh
quay nào thi di¾n áp cúa tín hi¾u th% tancungbien doi tù: Ud
Utrang.
Tần số của tín hiệu VideoĐenTrang
t
27
T
UT
UÐ
H. 1. 11
Tan xo lón nhat khi ta truyen di m®t hình ảnh mà dó gom có ô den và ô trang xen ke nhau, moi ô tvong úng vói m®t diem ảnh
-Khi tia điện tử quét 2 ô liên tiếp sẽ tạo thành một chu kỳ tín hiệu thị tần
- tần số Video min sẽ hình thành khi ta truyền đi một cảnh mà cảnh đó là một nửa đen, một nửa trắng theo chiều ngang
-Tần số Video được xác định như sau
f 6252 ✕ 4✕ 25 6(MHz)
28
3.2
29
Dang sóng và hình dang gho cúa tín hi¾u videoU
f
fv
2fv
nfv
fH 2fH
f -fH v f +fH v
hình 1. 12
-Bao gồm các nhóm phổ gián đoạn- các phổ vạch
-Tần số mành
-Tần số dòng
và các hài của nó
và các hài của nó
-Các hài càng cao thì biên độ càng nhỏ, giữa các nhóm phổcó những khoảng trống
fv
fH
Dạng sóng của tín hiệu Video
Mức trắng 100%
Mức đồng bộ (0 –3%)
Mức xóa¸ 30%
Mức đen35%
Mức đồng bộ 100%
mức xóa¸ 75%
mức đen70%
Mức trắng cực đại 15%
-Video cực tính dương
-Video cực tính âm
30
- Tín hiệu truyền hình đầy đủ
1TH Xung cân bằng
Xung đồng bộ mành (2,5 – 3)TH
Xung cân bằng sau
Xung tắt mành(23 -30)TH
-thời gian quét hết một dòng: Th= 64 microsecond
-thời gian quét thuận là 59, thời gian quét ngược là 5 microsecond
- xung đồng bộ mành (Vsyn) có thời gian bằng (2.5-3)TH
-xung tắt mành có thời gian là (23-30)TH31
Hxync: xung dong b® dòng
Thòi gian quét thu¾n: TT
= S9x Thòi gian quét
ngvoc: TN = Sx
Thòi gian m®t dòng quét hay goi là chu ky quét
dòng TH = 64x Vxync: xung dong b® mành
Thòi gian cúa xung xoá màn hình là 2STH
Thòi gian cúa xung dong b® mành là (2,S- 3)TH
Múc xoá nam trên múc den de đảm bảo trong quá trình quét ngvoc tia di¾n tú b3%2tat hoàn toàn.
- tín hiệu truyền hình đầy đủ cực tính âm
T ¾u th% tan tù múc trang (10 –1S)%%
den múc den 70% , múc xoá là 7S%,múc xung dong b® là
100%.Múc xung mành.
dong b® ó múc 100% gom có xung dong b® dòng và xung dong b®
ínhi
5. PHÁT SÓNG TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH
5.1. Lo do khoi h¾ thong ghát tín hi¾u txuyen hình
AM KÐ công xuat hình
Antena
B® loc phân tách
OSC sóng mang hình fov
FM
OSC sóng mang tiếng fo a
KÐ công xuat tieng
Video
Audio
H×nh 1. 15
33
5.2 Điều chế tín hiệu hình, tiếng
34
-Tín hiệu hình có dải tần từ 0-6Mhz, để phát tín hiệu này thì phải điều chế cho băng tần VHF( 48MHz- 23Mhz or UHF có giải tần 300-3000MHz
-Tín hiệu hình tiến hành điều chế biên độ
-Thành phần phổ điều chế:
+sóng mang FOV
+ Dải biên tần trên: ( FOV+FVIDEOMIN đến FOV+FVIDEOMax)
+ dải biên tần dưới: ( FOV+FVIDEOMIN đến FOV+FVIDEOMax) (F0V
: tần số mang tín hiệu hình, FVIDEO tần số tín hiệu hình)
Độ rộng phổ tín hiệu VIDEO
35
f0V – fVIDEOmax đến f0V + fVIDEOmax =
2fVIDEOmax = 6.2 = 12Mhz
Để tiết kiệm phổ và nâng cao độ chọn lọc tần số lân cận, người ta phát thành phần gồm có sóng mang f0V, toàn bộ dải biên tần trên và một phần dải biên tần dưới.
fov +fvideo max
biên độ
fov +fvideo minfov -fvideo min
fov -fvideo Max
FOV F
H×nh 1. 16A
biên độ
36
FOV
F
biên tần trên và một phần biên tần dưới
H×nh 1. 16B
- Điều chế tiếng
37
- tín hiệu tiếng được điều chế FM vào sóng mang foa , tùy thuộc vào kênh sóng đang truyền.
foa, fov, được điều chế và phát đi trên cùng một kênh theo phương thức "hợp sóng mang"
Do đó độ rộng phổ tần của một kênh truyền hình là 8Mhz
38
Độ rộng kênh truyền của một kênh truyền hìnhfOA
fov
f (MHz)
6,5 MHz
8 MHz
hình 1. 17-chú ý: Nếu tín hiệu truyền hình được điều chế theo từng kênh sóng thì
-ở cao tần tần số mang tiếng > tần số mang hình
-sau khi đổi tần thì tần số mang hình > tần số mang tiếng
Dải thông và cấu trúc kênh truyền hình Băng VHF (very hight frequency)
48300MHz
39
Băng UHF (Untralhight frequency)giải tan tù (300960) MHz
40
41
- Các thông so cúa các h¾ thong txuyen hình
42
Hi¾n nay có 3 to chúctruyenhìnhquoc te cùng xong xong ton tai là :
OIRT: Uý banphát thanh truyenhình thegiói (Oganiration international radio and Televixion)
FCC: Hi¾p h®i truyen thôngliên bang My-Nh¾t (Federal
Communication Commixxion) CCIR: Uý ban tv van vô tuyen di¾n
quoc te (Đúc, Bac Âu - Communication Commixxion International Radio)
Các tiêu chuan co bản cúa các h¾ thong truyen hình
43
44
6. SÐ ÐO KHOI MÁY THU HÌNH ÐEN TRAN5
Vi phân
So pha OSC dòng
Công xuat dòng
OSC mành
CX mànhTách
xung dong b® Chính
lvu cao áp
Antena
spKÐ T.T Han biêntieng
Tách xóng KÐ công xuat tieng
Tr®n tan
K§ trung tÇn VIDEO
DETKÐ th% tan
KÐ caota
n
Tích phân
OSC
AGC
H×nh 1. 21
jocker CRT
HV
Mach vào
Khoi kênh: TunerKĐ trung tần hình:VIF Tách xóng hình: Video Det
Khuyech dai trung tan tieng 2: 2SIF – Sound Inter medium Frequency Tách xóng FM: FM.Det – Fgrequency Modulation DetectionKhuyech dai âm tan: AF-AMP- Audio Fgrequency Amplfier Khuyech dai th% tan: Video-AMP – Video AmplifierTách xung dong b®: Sync Scp – Synchronoux Separate Dao d®ng mành: V.OSC – Vertical oxcilateDao d®ng dòng: H.OSC – Hozizontal oxcilateSo pha: APC (Automatic Phaxe
Comperator) Khuyech dai công xuat dòng: H.outKhuyech dai công xuat mành: V.outĐi¾n áp dai cao áp cao áp: HV- Hight Voltage Bien áp cao áp : FBT – Flyback Tranxformer
45
6.1 Nhiệm vụ các khối
46
a. Đvòng tín hi¾u:- Khoi kênh: (tuner) Là noi nh¾n tín hi¾u cúa
xóng mang fOA và fOV và nó có nhi¾m vn chon loc tín hi¾u can thu dva vào máy và loai trù tín hi¾u không can thiet và de có di¾n áp dva vào lón nhat thì mach vào phải có khả năng phoi hop tró kháng giữa tró kháng cúa anten và tró kháng cúa tang khuyech dai cao tan
Khuyech dai cao tan (RF AMP: radio frequency amplitude) de khuyech dai tín hi¾u cúa kênh can thu nham nâng cao tý xo nhieu trên tap âm (S/N - xignal / noixe)
-
- B® dao d®ng (oxcillator): Có nhi¾m vn tao ra tan xo ngoai xai fnx de cung cap cho tang tr®n tan, fnx phải luôn on d%nh vói tùng kênh truyen hình.
- Tang tr®n tan: MixerCòn goi là tang doi tan nó có nhi¾m vn
bien doi tín hi¾u thu dvoc tù mach vào thành m®t tín hi¾u co d%nh goi là tín hi¾u trung tan (IF), trung tan cúa máy thu tiêu chuan OIRT là 38MHz và goi là tan xo trung tan hình
47
Vói phvong thúc
ftt hình = fNS -
fov
b. Khoi dvòng hình
48
- †ang khuyech dai tsung tan
Có nhi¾m vn khuyech dai tín hi¾u fVIF = 38MHz
FSIF = 31,SMHz
Và chon loc và loai bó tan xo cúa các kênh lân c¾n.Vì tang khuyech dai làm vi¾c ó hai
tan xo fTTV và fTTA nên ngvòi ta phải ngăn ảnh hvóng giữa tín hi¾u hình và tieng bang cách giảm h¾ xo khuyech dai của fTTA xo vói fTTV tù 10 den 20 lan.
†ang tách róng th% tan (Video det)
Có hai nhi¾m vn:- Thnc hi¾n Tách xóng AM de lay ra tan xo tín hi¾u video dva ra khuyech dai th% tan-Thnc hi¾n Tách xóng phách de lay tan xo trung tan hai bang
49
cách:
fTT2 = fTTA-fTTV = 6,S MHz dva tói khoi khuyech daitrung tan tieng.
Tang khuyech dai th% tan (Video Amg)Có nhi¾m vn khuyech dai tín hi¾u th% tan tù 0 den 6MHz dú lón de dva tói dèn hình. Trong tang khuyech dai th% tan có núm dieu chính d® tvong phản (Conttraxt) de dieu chính di¾náp tín hi¾u th% tan.Đèn hình CR† (Cathode Ray tube)Có nhi¾m vn Chuyen doi tín hi¾u truyen hình thành ảnhquang hoc trên màn hình, khôi phnc lai hình ảnh ó phía máy
Mach AGC (Automatic Gain contsol)
50
Mach tn d®ng dieu chính h¾ xokhuyech dai cho tang khuyech
dai cao tan và khuyechdai trung tan hình thú nhatnham làm on d%nh múc tín hi¾u truyen hình trvóc khi dvavào dèn hình và phan âm thanh.
c. Khối đường tiếng
51
Khuyech dai tsung tan tieng (f IF Amp),Có nhi¾m vn khuyech dai tín hi¾u
tsung tan tieng ff I = 6,5 MHz. †sung tan tiéng có the coi nhv tsung tan thú hai cúa máy thu hình. †a có the lay tín hi¾u IF âm thanh ó ngay rau khi tách róng th% tan ho¾c rau tang khuyech dai th% tan.
B® han biên: (Limites level)Có nhi¾m vn khu dieu biên ký rinh cúa
tín hi¾u h×nh lên tín hi¾u tieng dieu tan.
†ang tách róng âm thanh: (f ound Detectos) có nhi¾m vn tách róng dieu tan de lay sa tín hi¾u âm tan fa dva vào phan khuyech dai âm thanh.
Khuyech dai công ruat: (Powes amplifes) có nhi¾m vn khuyech dai tín hi¾u âm thanh de dva sa loa.
52
d. Khoi phân tách xung dong b®
53
Mach tách xung dong b® (Synchronoux xeparate)
Có nhi¾m vn tách lay xung dong b® dòng và xung dong b® mành khói tín hi¾u Video tong hop.
Mach tích phân
Có nhi¾m vn tách lay xung dong b® mành de dieu khien b® oxc mành. Sao cho tan xo oxc cúa b® doa d®ng mành (fV )dúng bang tan xo xung dong b® mành.
Mach vi phân
Có nhi¾m vn tách riêng xung dong b® dòng ra de dva vào mach xo pha, roi khong che b® dao d®ng dòng xao cho b® dao dong dòng cho ra tan xo và pha dúng nhv tan xo và pha cúa dài phát.
e. Khối quét mành
54
Dao d®ng mành: là b® oxc tao ra fV = S0Hz và làm vi¾c dvói xn kiem xoát cúa xung dong b® mành.
Tang công xuat mành, có nhi¾m vn khuyech dai xung quét mành vói biên d® dú lón (khoảng 200 Vol PP) de dva vào khong che cu®n lái mành
f. Khoi quét dòng
55
Có nhi¾m vn xo xánh tan xo dao d®ng dòng tai máy thu vói xung dong b® dòng den tù dài phát. Đe tao ra tan xo quét dòng FH có biên d® khoảng 1 Vol PP và tan xo bang 1S62S Hz cho OIRT và 1S73S cho FCC.
Có nhi¾m vn tao ra dòng lái tia có dang xung r¨ng cva và các múc di¾n áp khác nhau de nuôi dèn hình ( HV, G2 , G3.. ..) và các b® ph¾n khác trong máy thu hình.
g. Khoi nguon Cap di¾n áp de các khoi cúa máy
thu hình de các khoi này làm vi¾c bình thvòng
7. Các chỉ tiêu kỹ thuật của máy thu hình
* Đ® nhay: là múc tín hi¾u tính bang V nhó nhat d¾t ó dau vào máy thu cho chat lvong ảnh và tieng bình thvòng.
* Đ® chon loc:Là khả năng loai trù những tan xo lân
c¾n tan xo nhieu, máy phải có d® chon loc tot ó tat cả các kênh thu.
56
(tiếp...)
57
* H¾ xo tap âmTap âm do n®i b® máy xinh ra, máy có
tap âm it chat lvong hình và tieng tot.*Đ® di tan ngoai xaiMoi kênh thu tvong úng vói tan xo fnx
th¾t on d%nh và có xai xo trong pham vi cho phép.
*Công xuat âm tan: công xuat ra cúa tín hi¾u tieng Méo hình hoc, méo phi tuyen, méo tan xo* Công xuat tiêu thn di¾n* Kích thvóc màn hình.* Đ® phân giải cúa dèn hình (dvoc bieu th
% bang xo dòng quét).
Chương II – Truyền hình màu
58
Sơ lược về truyền hình màu:- Hình ảnh màu có thể coi như gồm
nhiều hình ảnh đơn sắc. Mỗi h/a đơn sắc là một mẫu của h/a màu.
- Hình ảnh màu chứa nhiều thông tin hơn hình ảnh đơn sắc.
- Hệ thống truyền hìnhmàu không được làm tăng số kênh thông tin mà vẫn truyền được h/a màu
Phải thỏa mãn điều kiện kết hợp:Máy thu hình màu phải thu được
chương trình phát của máy phát tín hiệu đen trắng và ngược lại
Cần phát cả tín hiệu phản ánh độ chói của hình ảnh kèm với các tín hiệu mang tin tức về màu sắc.
Tại sao lại có các chuẩn truyền hình màu khác nhau?
59
I. Nguyên lý truyền hình màu
Khuyech dai B
Khuyech dai G
Ð ieu che fG
Khuyech dai R
+
Máy phát fo v
dèn quang B
dèn quang G
dèn quang R
B G R
12
3
4
1. SĐ phát
60
So đồ phát tín hiệu màu
Ðieu che fBÐieu che fR
Các kính lưỡng sắc Đèn quang điện Điều chế biên độ: fR, fG, fB
DR là dải pho cúa tín hi¾u R DG là dải pho cúa tín hi¾u G DB là dải pho cúa tín hi¾u B Cả 3 tín hiệu này đều có giải phổ là
6MHz Giải thông toàn bộ là : 3*6+1 = 19MHz
61
62
2.Sơ đồ thu tín hiệu truyền hình màu
Loc fR
KÐ R
Tách
xóng R
Loc fa
KÐ G
Tách xóng G
Loc fB
KÐ B
Tách
xóng B
KÐ CT
Ð oi tan KÐ trung tan
Tách xóng
Antena
R
G
B
fR
fa
fB
Thau kính
Ð èn hìnhScreen
H×nh 2. 2
Nhược điểm của sơ đồ thu phát ở trên
- Không thỏa mãn tính kết hợp- Dải thông tín hiệu màu quá rộngTất cả những điều trên không phù
hợp với tiêu chuẩn truyền hình đen trắng có sẵn, sẽ rất khó khăn nếu tìm cách thay đổi tiêu chuẩn này.
63
3. Sự lựa chọn các tin tức truyền đi trong truyền hình màu
64
- a. Độ chói:- Đặc tính của mầu sắc: Sắc + độ chói- Khi độ chói của một điểm màu thay đổi
thi 3 màu có bản tạo nên nó thay đổi, nhưng tỷ lệ giữa chúng không thay đổi
- Công thức tỷ giữa tín hiệu độ chói và 3 màu cơ bản
Y = 0.3R+0.59G+0.11BVói màu trang: Vói màu den:
R = G = B = 1 Y = 1
R = G = B = 0 Y = 0
b. Tín hiệu "hiệu màu"
65
- Đe dảm bảo dvoc tính ket hop giữa truyen hình den trang và truyen hình màu, thì trong h¾ thong truyen hình màu ngvòi ta truyen
di thông tin ve d® chói Y và dong thòi truyen di thông tin ve màu xac
- Tiết kiệm băng tần truyền dẫn không truyền đi 3 tín hiệu màu cơ bản (R,G,B) mà truyền đi tín hiệu "hiệu màu"
- R-Y, B-Y là 2 tín hiệu "hiệu màu"- Từ R-Y, B-Y, Y tìm được G-Y
truyền hình màu truyền đi:
66
Tín hi¾u d® chói: Y = 0,30R + 0,S9G + 0,11BĐieu tan tín hi¾u âm thanh:FM tiengĐong b® dòng:Đong b® mành:Và 2 tin túc ve màu xac. Hi¾u xo màu Thú nhat:Hi¾u xo màu Thú hai:
H xync V.xyncR - YB - Y
4. Mã hóa và giải mã t/h TH màu Trong t/h màu thêm 2 thông tin về tín
hiệu màu R-Y, B-Y mỗi thông tin chiếm giải tần là (0-1.5)MhZ
Do tính kết hợp nên không thể mở rộng giải tần
Không thể ghép trực tiếp 2 tín hiệu này vào dải tần Y.
Do đặc điểm của phổ tín hiệu chói Yghép tín hiệu sắc vào tín hiệu Y, sử
dụng sóng mang phụ màu fsc
67
Chọn fsc
68
fSC = (n-1/2)fH
- pho cúa tín hi¾u xac phải nam xen ke vói pho cúa tín hi¾u chói.
- fSC nam ó phía tan xo cao cúa Y nhvng fSC nhó hon fmax cúa Y.
Vói h¾ NTSC
chon: fCS =
3,S8MHzVói h¾ PAL, SECAM
chon: fCS = 4,43MHz
Mạch mã hóa
Matrix
Mixer (+)
Osc fs c
Video colour
69
R
B
Y
R-y
B-y
(3,S8 ho¾c 4,43)MHzHình 2. 3
Ba tín hi¾u màu co bản R,G,B tù camera dva den qua ma tr¾n theo tý l¾ nhat d%nh, ó dau ra cúa Matix ta dvoc: Y = 0,3R + 0,S9G + 0,11B, R-Y, B-Y
Mạch giải mã
MatrixFillter giải điều chế
OSC
Video colour
70
C
Y
R-y
B-y
FSC
-R
-G
-B
Hình 2. 4
Tín hi¾u Y bvoc bva thang ben machma tr¾n.
Tín hiệu sắc C đưa đến mạch giải điều chế được R-Y, B-Y.
Tín hiệu đưa qua ma trận thu được R,G,B đưa đến điều chế ở 3 cathode của đèn hình màu
II. Các chuẩn truyền hình màu
71
a. NTSC( National Television System Committee) – tại Mỹ cho chuẩn FCC, 4.5Mhz
b. PAL ( phase alternative line) – tại Tây Đức cho chuẩn CCIR, 5.5Mhz
c. SECAM ( Sequential Colour a Memory) - tại Pháp với kênh sóng 6.5Mhz, cho hệ OIRT
a. NTSC
72
Truyen di hai tín hi¾u màu có tên goi là vói:
I và Q,
I = 0,74(R-Y) - 0,27(B-Y) tre 123 0 xo vói B-Y Q = 0,48(R-Y) + 0,41(B-Y) tre 330
xo vói B-YI có d® r®ng dải
tan là1,S MhzQ có d® r®ng dải tan là 0,SMHz.
Hai tín hi¾u “hi¾u màu” dvoc dieu che vuông góc trên cùng m®t tan xo mang phn là fSC (theo chuan FCC thì fSC
= 3,S8Mhz, CCIR thì fSC = 4,43 MHz)
dvoc d%ch pha di
73
- Điều chế vuông góc
R-Y
EI
EQ
S70
330
B-Y
R
G
B
hai tín hi¾u I,Q cùng dvoc dieu che biên d® vào cùng m®t tan xo xóng mang phn goi
là fSC, và cả hai tín hi¾u màudvoc d%ch di m®t góc 33 0
xo vói goc pha ban dau. Trongkhi dó m®t trong hai tín hi¾u
màu là I m®t góc 900 xo vói tín hi¾u kia.
-Hai tín hi¾u màu là I và Q cùng dvoc dieu che vào xóng mang phn fSC nhvng khi truyen di lai không truyen fSC (vì fSC
không mang thông tin) mà chí truyen di hai dải biên tan trên và dvói, dvoc goi là dieu biên nén.
Phvong pháp này goi là truyen thông tin xong biên tri¾t tan xo xóng mang còn neu chí truyen di biên tan trên goi là phvong pháp truyen thông tin don biên tri¾t xóng mang, the hi¾n nhv hình ve
74
Điều biên nén
Điều chế đơn biên ( tiếp...)
f0 f0+fmaxf0 f0+fmaxf0-fmax
f0+fmin
f0 f0+fmax
f0+fmin
Tín hi¾u dieu chexong biên
Tín hi¾u Ð C don biên
H×nh 2. 5
75
Mạch điều biên cân bằng
Tr2
Tr1
SAM out
D3
D2
D4
D1
Uc
76
dạng tín hiệu
t
US
t
USAM
t
77
UC
Sóng mang phụ
78
Cả hai tín hiệu I và Q được điều chế vuông góc với fsc = (2n+1)(fH/2)
với fsc như trên thì thỏa mãn tính kết hợp
Để tránh can nhiễu vào tín hiệu chói, trung tần tiếng bằng số nguyên lần tần số dòng : fa = nfH
Trung tần tiếng = 4.5Mhz, FCC có 525 dòng nên n=286.
( tiếp...) Tần số dòng: fH
= Tần số mành:fv=
2(fH/2)=59,94Hz
Ta có : fsc=(2n+1).(fH/2)=3.58MHz Với hệ NTSC 626 dòng, chọn
n=283, fH=15625, fv=50Hz, fsc=4.43MHz
15734 .264 Hz
79
286
4,5 .10 6
Tín hi¾u bong b® màu.
80
Do tan xo fSC b% nén hoàn toàn (túc là phía phát không truyen fSC xang phía thu), vì vậy v¾y de khôi phnc lai tan xo fSC tai máy thu thì phía phát phải truyen di tín hi¾u dong b® màu (hay còn goi là loé màu- color burxt).
Tín hi¾u dong b® màu có tan xo dúng bang tan xo xóng mang màu fSC
dvoc d¾t ó xvòn phía xau cúa các xung xoá dòng gom tù 811 chu ky có biên d® dính bang 0,9 chieu cao cúa xung dong b® hình.
EY max 100%
C max 133%
(H + V) Sync
Burxt (8- 12)T
C Min -33% Sync – 40%
Burst 20%
H×nh 2. 6
81
blanking 0%
Tín hi¾u bong b® màu.
- Giải dieu biên LAM Đe tách xóng dieu biên nén trvóc
tiên ta can bien doi xóng SAM thành xóng dieu biên thvòng (AM),
Bang cách c®ng thêm vào xóng SAM m®t xóng hình xin thông thvòng vói góc pha trùng vói góc pha cúa xóng SAM. Roi thnc hi¾n tách xóng dieu biên thông thvòng.
+ =
82
SAM Wave Carrier Wave AM Wave
H×nh 2.12
Mạch giải SAM
C
S.A.M
Carrier sin Wave
W1
W2
W3
D Signal Out
H×nh 2. 11
83
84
Phổ của các tín hiệuBiên d® Y
Im Qm
32,38
0,5
1,5 Mhz
MHz4,23,58 4,5
FM Sound
H×nh 2. 7
Cả 2 dải biên tần của tín hiệu Q đều được truyền sang phía thu
Tín hiệu I bị nén một phần biên tần trên
Mã hóa hệ màu NTSC
MatrixSAM
SAM
+ + +
Oxc
FSC=3,S8
+330 +900
fH
1800
Burst gate
Delay 0,7xER EY
NTSC Color Video
Hình 2. 14
EQ
EI
C1
C2
EG
85
EB
00
EY
Giải mã màu NTSC
Burxt gate
OS
C
FSC
3,S8
+33
0 +900
Det I
Det Q
Color IF
M A T R I XIm
86
Qm
-R
-G
EQ
00,SMHz
EI
01,SM
Y=(04,2) MHz
Delay 0,7s
fH
NTSCVideo colour
CRT
H×nh 2.16
Kết luận về hệ NTSC
87
Truyen dong thòi cả hai tín hi¾u màu là EI và EQ .
Đieu biên nén vuông góc hai tín hi¾u màu là EI và EQ vào m®t xóng mang phn là FSC = 3,S8 Mhz.
Tín hi¾u màu NTSC chúa tong c®ng 7 tin túc, bon tin túc dau giong nhv ó truyen hình den trang, ba tín hi¾u thêm vào là EI, EQ, và loé màu.
Tin túc thứ 7 là tin túc ve loé màu là tin túc ve
gocpha cúa xóngmangphn FSC
dùngcho vi¾ctách xóng dieu biên nén tín hi¾u màu
tai máy thu.
Méo khuếch đại vi sai, méo pha vi sai
88
B.Hfi MÀU PAL (PHASE ALTERNATIVE LINE)
89
Đây là phương pháp cải tiến cho hệ NTSC
Hai tín hiệu sắc vẫn được điều chế vuông pha với nhau
Một trong 2 tín hiệu sắc được đảo pha với nhau từng dòng một.
Sóng mang phụ được chọn là FH/2.(4.43Mhz)
Một số điều cơ bản
90
Hai tín hi¾u xac dvoc d%nh nghia là U = 0,493
(EB – EY)
V = 0,877 (ER – EY)
- Hệ PAL không xoay hệ trục đi 330.
- toạ độ màu cố định như hình vẽ:
Toạ độ màu
Hình 2. 26
M
V
U
M’
Burxt+
13S0
-V
V
Burxt-13S0
91
Mã hoá PAL
Matrix
SAM 1
SAM 2
+
+ +
Oxc FSC=4,43
Burst gate
PALColor
Video
H×nh 2. 27
EY
U
V
ER
C1
C2
EG
EB
00+90
0 -900 +13S
0 -1350
FH
0-1,5Mc
0-1,5Mc
FH / 2
92
S1 S2
Góc pha -900 và +900
93
lan lvot tùng dòngm®t de dieu biên nén tín hi¾u xac
V thay vìluôn luôn là 1230 nhv ó NTSC
Pha cúa loé màu là -13S0 và +13S0
lan lvot tùng dòng m®t tuy theo dòng dang truyen di có pha cúa V là -900 hay +900 (thay vì luôn luôn là -1800 nhv ó NTSC).
Giải pho và tín hi¾u Video tong hop có dang nhv hình ve 2. 28 xau.
Giải phổ và tín hiệu Video
94
Giải mã PAL (Pal Decode)
-1350
M A T R I X
Delay 0,7s
Burst gate
OSC4,43 +1350
+1
Det VColor IF
fH
NTSCVideo colour
1800
Del.1h
+2 Det u
-1350
Phas.comp Switching
Y+C
FH/2
B
A
C
2V
+2U
2V
2U
R-Y
H×nh 2. 29
B-Y
G-Y
E..SW
95
-R
-G
-B
Chi tiết các điểm A, B, C.
Dòng n Phát U,V
Dòng n+1 Phát U,-V
Dòng n +2 Phát U,V
Dòng n+3 Phát U,-V
A -U, -V -U, +V
A + B = +2VB + C = +2U
-U, -VA + B = -2VB + C = +2U
-U, +V A + B =
+2VB+C = +2U
B U, V
U, -V U, V
C U, V
U, -VU, V
U, -V
96
97
Tóm tat ve h¾ txuyen hình màu PAL Vùa truyen dong thòi, lan lvot hai tín
hi¾u xac là U và V, dòng nào cung có cả U và V dvoc truyen di. Lần lvot vì m®t trong hai tín hi¾u xac b% đảo pha lan lvot theo tùng dòng m®t.
Thnc hi¾n dieu biên nén vuông góc hai tín hi¾u xac là U và V vào m®t xóng mang phn, f = 4.43Mhz
Máy thu tn d®ng hi¾u chính xai pha cúa tín hi¾u xac, neu có dem nh¾p hai tín hi¾u xac cúa dòng bên trên xuong dùng chung cho dòng bên dvói.
Tín hi¾u màu PAL gom tong c®ng 7 tin túc, 4 tin cúa truyen hình den trang, còn lai là: tín hiên xac U, V, và loé màu. Tín hi¾u xac và loé màu là tín
hi¾u kép ( V) và(13S0).
SÐ ÐO KHOI GÚA MÁY THUHÌNH MÀU (GOLOUR TV)
AFT Tách xóng
KÐ TRUNG TAN SIF
Det FM KÐ âm tan
KÐ trung tan hình
Tách xóng hình
KÐ video tong hop
Delay 0,7 +KÐKhoi
chon kênh VHFKhoi chonkênh UHF
Mach khú tù
Nguon chính lvu
AGC
Khoi màu
Ð ong b® màu
Tách xóngdong b®
Khoi quétdòn
g
Tao dòng di¾n dong quy
Chính lvu cao áp
Ma tr¾n Và KÐ
Khoi quét mành
Mach xúa méo goi
Mach xoá tia ngvoc
Cu®n lái tiaCo cau dong
quy
CRT
R
G
B
AC IN
DCOut
HV
To vide.amp
FH
98
Hình 2.30
Phần II: Truyền hình số
99
Vài nét về sự phát triển
Sơ đồ tổng quát của hệ thống truyền hình số.
TÝn hiÖu
truyÒn h×nh t ¬ng tù
BiÕn ®æi A/D
M· ho¸ nguån
M· ho¸ kªnh
§iÒu chÕ sè
TÝn hiÖu
truyÒn h×nh t ¬ng tù
BiÕn ®æi D/A
Gi¶i m· ho¸ nguån
Gi¶i m· ho¸ kªnh
Gi¶i ®iÒu chÕ sè
ThiÕt bÞ ph¸t
ThiÕt bÞ thu
100
H×nh 5.1 S¬ ®å cÊu tróc tæng qu¸t cña hÖ thèng truyÒn h×nh sè.
Kªnh th«ng tin
I.Đặc điểm truyền hình số
101
Yêu cầu về băng tần Tỷ lệ tín trên tạp (S/N) Méo phi tuyến Chồng phổ(Aliasing) Giá thành và độ phức tạp Xử lý tín hiệu Khoảng cách giữa các trạm truyền hình
đồng kênh Hiệu ứng bóng ma ( ghost)
yêu cầu về băng tần
102
băng tần lớn là yêu cầu chung đối với tín hiệu số
Đối với tín hiệu Video tổng hợp, với hệ NTSC thì băng tần là 58MHz
Nhưng với các kỹ thuật nén băng tần thì độ rộng băng tần giảm được 100 lần.
Cộng với một số tính chất như sự lặp lại của hình ảnh, khả năng dự bao...có thể giảm được độ rộng băng tần.
Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm
103
Ưu điểm lớn nhất của tín hiệu số là khả năng chống nhiễu
Nếu có lỗi thì sửa được dễ dàng nhờ các mạch sửa lỗi
hệ số S/N của truyền hình số là lớn
Tính chat này cúa h¾ thong xo d¾c bi¾t có ích cho vi¾c sản xuat chvong trình truyen hình vói các chúc năng biên t¾p phúc tap - can nhieu lan doc và ghi
Méo phi tuyến
104
Tín hi¾u xo không b% ảnh hvóng bói méo phi tuyen trong quá trình ghi và truyen.
tính chat này rat quan trong trong vi¾c ghi - doc chvong trình nhieu lan, d¾c bi¾t doi vói các h¾ thong truyen hình nhay cảm vói các méo khuyech dai vi xai nhv h¾ NTSC.
Chồng phổ( Aliasing)
105
Khi biến đổi tín hiệu tương tự thành số thì có hiện tượng chồng phổ
Hiện tượng này khắc phục dễ dàng bằng việc lấy mẫu tuân theo định lý Nyquist
Giá thành và độ phức tạp
106
Thiết bị số bao giờ cũng có độ phức tạp hơn thiết bị tương tự
Giá thành cũng đắt hơn Các mach xo tích hop cõ lón LSI
(Large Scale Integration) và rat lón VLST (Very Large Scale Integration) xuat hi¾n làm giảm giá thành trang thiet b% xo
Khoảng cách giữa các trạm đồng kênh
Tín hi¾u xo cho phép các tram truyen hình dong kênh thnc hi¾n ó m®t khoảng cách gan nhau hon nhieu xo vói h¾ thong tvong tn mà không b% nhieu
Vi¾c giảm khoảng cách giữa các tram dong kênh ket hop vói vi¾c giảm băng tan tín hi¾u, tao co h®i cho nhieu tram phát hình có the phát các chvong trình vói d® phân giải cao HDTV nhv các h¾ truyen hình hi¾n nay
107
Hiệu ứng bóng ma
108
Trong truyền hình hiện tượng này là do tín hiệu truyền đến máy thu theo nhiều đường
( nói một ít về pha đing)
II. Các phương pháp biến đổi tín hiệu số
109
Số hóa tín hiệu truyền hình thực ra là biến đổi tín hiệu truyền hình màu tương tự thành tín hiệu số. Có hai phương pháp biến đổi:
Biến đổi trực tiếp từ tín hiệu Video màu tổng hợp
Biến đổi riêng từng tín hiệu Video màu thành phần
Tín hiệu tổng hợp
Lọc thông thấp
Lấy mẫu Lượng tử Mã hóa
Tín hiệu tổng hợp số
Đồng bộ
Biến đổi trực tiếp từ tín hiệu Video tổng hợp
110
Biến đổi từ các tín hiệu thành phần
Lấy mẫuLọc thông thấp Lượng tử Mã hóa
Lọc thông thấp Lấy mẫu Lượng tử Mã hóa
Lọc thông thấp Lấy mẫu Lượng tử Mã hóa
Đồng bộ
EB – EY
ER – EY
EY
Tín hiệu hình thành phần
Tín hiệu thành phần số
EB – EY
ER – EY
EY
111
II.1 Số hóa tín hiệu Video
112
A. Lấy mẫu tín hiệu Video Lay mau tín hi¾u tvong tn là quá
trình gián doan (ròi rac hoá) theo thòi gian bằng tan xo lay mau flm
ket quả cho ta m®t chuoi các mau. Tín hi¾u xau khi lay mau phải
mang dú thông tin cúa dòng tín hi¾u vào.
Lấy mẫu giữa trên định lý Nyquist-Shannon
A( tiếp...) tín hi¾u x(t) liên tnc theo thòi
gian có pho han che cắt tai c
hoàn toàn dvoc xác d%nh bang m®t dãy các giá tr% túc thòi lay cách nhau m®t doan T = Tlm Š (1/2fc) vói fc = c/2 ". x(t)
=
sin
tkt
113
ctk
t
x(kt
)k œ
cœ
Phổ tần số lấy mẫu lý tưởng
Phæ b¨ng c¬ b¶n
D¶i biªn d íi
D¶i biªn trªn
D¶i biªn d íi
114
D¶i biªn trªn
Biªn ®é
TÇn sè
f
c
2fs
a
fsa = 2fc
H×nh 5.3 Phæ tÇn sè lÊy mÉu lý t ëng
Méo do chồng phổ
Phæ b¨ng c¬ b¶n
D¶i biªn d íi
D¶i biªn trªn D¶i
biªn d íi
D¶i biªn trªn
A
Chån g phæ
f
c
2fs
a
fsa < 2fc
H×nh 5.4 MÐo do chång phæ
fsa - fc
fsa + fc
2fsa - fc
f
115
Một số đặc điểm khi lấy mẫu tín hiệu Video
Ngoài việc thỏa mãn định lý Nyquist Thõa mãn yêu cầu về cấu trúc lấy mẫu Tính tương thích giữa các hệ thống... Quá trình lấy mẫu phải xác định được:- tần số lấy mẫu- cấu trúc lấy mẫu(Nhằm: chất lượng ảnh, tính tương thích
giữa các hệ truyền hình, tốc độ bít thích hợp, mạc thực hiện phải đơn giản) 11
6
Một số tần số lấy mẫu ở các hệ truyền hình
Theo định lý Nyquist:- Hệ PAL: fsa=10Mhz- Hệ NTSC: fsa = 8.4 Mhz- Trong thực tế tần số lấy mẫu tín hiệu
Video cho các hệ truyền hình tương ứng sẽ cao hơn.
- Việc fsa tối ưu sẽ khác nhau đối với các thành phần tín hiệu khác nhau
- tần số lấy mẫu còn phụ thuộc các hệ thống truyền hình màu.
117
Băng tần bảo vệ
-
fsa
118
-
fgh
fgh
fsa
0 f
H×nh 5.5 B¨ng tÇn b¶o vÖ
Cấu trúc lấy mẫu
119
Tần số lấy mẫu liên quan đến tần số dòng, cụ thể là bội tần số dòng.
Vói quan h¾ này, diem lay mau trên các dòng quét ke nhau xe thang hàng vói nhau và tránh dvoc các hi¾u úng méo dvòng biên gây ra.
Vị trí các điểm mẫu được xác định theo thời gian trên các dòng và các mành.
Cấu trúc mẫu X(t,x,y)
Các cấu trúc được sử dụng
120
Cấu trúc trực giao cau trúc "quincunx"
mành Cấu trúc "quincunx"
dòng.
Cau trúc trnc giao Các mau dvoc xap xep (trên
các dòng ke nhau) thang hàng theo chieu dúng.
Cau trúc này là co d%nh theo mành và theohai ánh Dßng 1,
mµnh 1
Dßng 2, mµnh 1
121
Dßng 1, mµnh 2
Dßng 2, mµnh 2
H×nh 5.6 CÊu tróc trùc giao
Các mau trên các dòng ke nhau thu®c m®t mành xep thang hàng theo chieu dúng (trnc giao), nhvng các mau thu®c mành m®t lai d%ch di m®t núa chu ky lay mau xo vói các mau cúa mành thú hai
Cho phép làm giám tan xo lay mau theo dòng.
Pho tan cau trúc nói trên cúa mành hai xo vói pho mành m®t b% d%ch và có the long vói pho tan co bán, gây ra méo ó các chi tiet á1n22h
Cau trúc "quincunz" mành
Cau trúc "quincunz" mành
Dßng 1, mµnh 1
Dßng 1, mµnh 2
Dßng 2, mµnh 1
Dßng 2, mµnh 2
H×nh 5.7 CÊu tróc quincunx mµnh.
123
Cau trúc "quincunz" dòng
124
Các mau trên các dòng ke nhau cúa m®t mành xe l¾ch nhau núa chu ky lay mau, còn các mau trên dòng m®t mành xo vói các mau trên dòng tiep xau (cúa mành xau) m®t núa chu ky lay mau
không xáy ra trvòng hop long các pho biên vói pho chính và không b% méo
Cau trúc "quincunz" dòng
Dßng 1, mµnh 1
Dßng 1, mµnh 2
Dßng 2, mµnh 1
Dßng 2, mµnh 2
H×nh 5.8 CÊu tróc quincunx dßng
125
B.Lượng tử hóa
126
Biên độ tín hiệu được chia làm các mức
Khoáng cách giua hai múc ke nhau goi là bvóc lvong tú
Các mau có dvoc tù quá trình lay mau xe có biên d® bang các múc lvong tú.
Giá tr% lvong tú Q dvoc xác d%nh theo bieu thúc:
Q = 2N; Trong dó: N - xo bit bieu dien moi mau
TT TT TT T T
Kho¶ng lÊy mÉu
(Lượng tử hóa…)
Biªn ®é
H×nh 5.9 Qu¸ tr×nh l îng tö ho¸ vµ sai sè l îng tö
127
Lçi l îng töQ
Thêi gian
n + 5n + 4n + 3
n + 1
n
n + 2
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Kho¶ng l îng tö
Møc l îng tö
Sai số lượng tử xai xo lvong tú xe ánh hvóng
nghiêm trong den tín hi¾u ban dau, làm méo dang xóng, tang hi¾u úng vien không mong muon.
t xt x't
Trong dó: (t) - Sai xo lvong túx(t) -Giá tr% các mau tín hi¾u trvóc khi lvong tú
x'(t) - Giá tr% các mau tín hi¾u xau khi lvong tú
128
Chất lượng ảnh khôi phục Tí xo giua các giá tr% bien doi
dính - dính và can bình phvong xai xo lvong tú cúa m®t h¾ thong quy d%nh chat lvong ánh khôi phnc và dvoc tính theo bieu thúc:
dB 20 log
129
2 Qx 12 6,02 n10 ,810
Q
n
Q
S
RMS
Tỷ số phụ thuộc các tham số
RMS
Q
S
-Giói han giái thông cúa pho tín hi¾u xo vói fc ánh hvóng den S/Qrmx làm tang S/Qrmx lên vói h¾ xo 10log10(fxa/fc)
-Thang lvong tú chiem bói tín hi¾u video tích cnc
Công thức tổng quát
S dB 6,02n10,810log
f 130
Q fc
V
V V RMS
sa q
¦W B
20log
10
2
10
Hiện tượng do méo lượng tử gây ra
131
Hiệu ứng đường viền- Xuất hiện ở những vùng có độ
sáng thay đổi chậm và đều theo chiều ngang
- Tạo thành các sọc với độ sáng cố định chia thành nhiều đường rõ nét theo chiều đứng như đường biên
- Khi sử dụng từ mã 8 bít để biểu diễn mẫu thì hiệu ứng này gần như mất
Hiện tượng do méo lượng tử gây ra
132
Nhiễu hạt ngẫu nhiên- Xuất hiện ở vùng ảnh rộng và
có độ sáng đồng đều- Dạng các hạt giống như sương
mù – khó nhận biết hơn đường viền
Hiệu chỉnh méo
133
Bằng cách: Cộng tín hiệu có dạng đặc biệt gọi là: tín hiệu dither
Tần số dither = ½ tần số lấy mẫu, biên độ bằng ½ sóng lượng tử
Cộng tín hiệu ditther
Múc lvong tú
a) TÝn hiÑu kh«ng söa
Múc lvong tú
b) TÝn hiÖu cã söa tr íc läc th«ng thÊp
Múc lvong tú
c) TÝn hiÖu cã söa sau läc th«ng thÊp
H×nh 5.10 Céng tÝn hiÖu "dither"
134
C.Mã hóa
135
Quá tsình này bien doi các múc tín hi¾u dã lvong tu hoá thành chuoi các bit "0", "l" .
Ð ® dài cúa dãy tín hi¾u nh% phân này, thu¾t ngu chuyên môn goi là tù mã nh% phân dvoc tính bang ro lvong các con ro "0" và "l" (Xem là độ phân giải của quá trình số hóa)
Phán ánh ro lvong múc ráng, toi, màu rac cúa hình ánh dvoc ghi nh¾n và bien doi
Ð ® phân giái tiêu chuan hi¾n nay là 8bit/mau.
Các mã sử dụng trong THS
136
Các mã de mã hoá tín hi¾u truyen hình
Các mã de truyen có hi¾u quá cao theo kênh thông tin
Các mã thu¾n ti¾n cho vi¾c vi¾c giái mã và dong b® bên thu
Các mã de xú lý xo tín hi¾u trong các b® ph¾n khác nhau cúa h¾ thong truyen hình xo.
Một số mã sơ cấp để mã hóa tín hiệu truyền hình
137
Mã NRZ: Không trở lại mức không
RZ: Trở lại mức không Mã Biph: Hai pha
M· NRZ
M· RZ
M· BiPh
1 0 11 0 1 0 0Tõ m·:
138
Hình 5.11 Mã so cap
Phổ năng lượng của mã sơ cấp
NRZ
139
BiPh
RZ
fcl
2fcl
3fcl
fcl = TÇn sè chu«ng
MËt ®é phæ
H×nh 5.12 Ph©n bè n¨ng l îng phæ tÇn sè cña c¸c m· s¬ cÊp.
II.2 Tiêu chuẩn số hóa tín hiệu video màu tổng hợp
140
A. Lấy mẫu tín hiệu Video tổng hợp
Trong trường hợp này chúng ta chú ý đến tải tần màu fsc
Có 2 khả năng + fsa gấp nhiều lần fsc
+ fsa không quan hệ trực tiếp với fsc
Lấy mẫu tín hiệu Video tổng hợp…
141
Chọn tần số lấy mẫu băng bội tần số sóng mang màu.
Thvòng thì fxa dvoc chon bang hài b¾c ba tan xo tái màu fxc
fxa
/PAL= 13,308S62SMHz > 2fc/PAL;fc/PAL = S ho¾c S,S MHz.
fxa /NTSC = 10,73863S MHz > 2fc/NTSC; fc/NTSC = 4,2MHz
Lấy mẫu tín hiệu Video tổng hợp…
142
Nếu chọn fsa = 4fsc thì chất lượng ảnh khôi phục rất tốt
fsa =13Mhz là tốt nhất Có hai tiêu chuẩn số hóa cho tín
hiệu Video màu tổng hợp là: + Tiêu chuẩn 4fsc NTSC
+ Tiêu chuẩn 4fsc PAL
Tiêu chuẩn 4fscNTSC
8 hoÆc 10 bit
TÝn hiÖu vµo
Sè mÉu trªn mét dßng
Sè
mÉu trªn mét dßng
tÝch cùc TÇn sè lÊy
mÉu
CÊu tróc lÊy mÉu
Khoáng cách lay mau
M· ho¸
Thang l îng tö
L îng tö ho¸ ®Òu
+ 330, + 1230, + 2130, + 3030
Trùc giao
4fsc = 14,32818MHz
768
910
NTSC
143
Tiêu chuẩn 4fscNTSC
144
Tan xo lay mau tín hi¾u bang bon lan tan xo xóng mang phn: flm = 14,3181 MHz (thvòng viet 14,3MHz).
Trong pho tín hi¾u trên, có m®t khoáng cách hó giua các tan xo 4,2 MHz - tan xo lón nhat cúa NTSC co bán và tan xo 7,16 MHz (tanxo Nyquixt )
Phổ tín hiệu
D¶i th«ng møc danh®Þnh
145
D¶i th«ng cao cã thÓ chÊp nhËn
TÇn sè lÊy mÉu
fsc
3,58M
Hz
2fsc
7,16MHzTÇn sè Nyquist
3fsc
10,7MHz
4fsc
14,3MHz
5fs
c
TÇn sè
H×nh 5.17 Phæ cña tÝn hiÖu lÊy mÉu chuÈn 4fsc NTSC
Biªn ®é
Cấu trúc lấy mẫuR - Y
B - Y
l Q
1800
900
00
1800
Kho¸ mµu
146
H×nh 5.18 C¸c kho¶ng lÊy mÉu t¹i tÇn sè 4fsc cña tÝn hiÖu t ¬ng tù NTSC
l Q - l -Q l Q - l -Q+ 123 + 33 + 303 + 213 + 123 + 33 + 303 +
213
147
Thang lượng tử
782
783
785
787
Sè mÉu
S ên xung ®ång bé
50%
25,6ns42,2ns
TÝn hiÖu xo¸ dßng sè
142 mÉu768 - 909
Dßng tÝch cùc
768 mÉu0 ®Õn 767
910 mÉu trªn dßng tÝn hiÖu sè
H×nh 5.19 C¸c kho¶ng lÊy mÉu t¹i tÇn sè 4f
sc
cña tÝn hiÖu t ¬ng tù NTSC
000,001,002,003
00
Các múc bảo v¾
004
01
Đỉnh dong b®
Múc lvong tử hoá thap nhat
010
04
0F0
3C
Múc xoá
11A
46
Múc den
320
C8
Múc trang
3CC
F3
Múc dính tín hi¾u màu
3FB
FE
Các múc bảo v¾
Múc lvong tử hoá cao nhat
3CF, 3FD, 3FE, 3FF
FF
Mã hoá 1Ð bit
Mã hoá 8 bit
148
Tỷ số RMS
Q
S
f
dB 6,02n 10,810log lm 20log
149
S
Q
2 fgh
V
V V RMS
q
¦W
B
10
10
Cho n= 10 bit bieu dien mau:fl
m fgh Vq
= 14,32MHz= 4,2MHz= 1,3042 V
VW - VB = 0,7143 VGiá tr% S/QRMS tính dvoc bang: S/QRMS = 68,10dB
Tiêu chuan 4fsc PAL
8 hoÆc 10 bit
TÝn hiÖu vµo
Sè mÉu trªn mét dßng
Sè
mÉu trªn mét dßng
tÝch cùc TÇn sè lÊy
mÉu
K
hoảng c¸ch lÊy
mÉu M· ho¸
Thang l îng tö
L îng tö ho¸ ®Òu
4fsc = 17,734475MHz
+ 450, + 1350, + 2250, + 3150
948
1135
PAL
150
Phổ tín hiệu
D¶i th«ng møc danh®Þnh
151
D¶i th«ng cao cã thÓ chÊp nhËn
TÇn sè lÊy mÉu
fsc
4,43M
Hz
2fsc
8,86MHzTÇn sè Nyquist
3fsc
13,29MHz
4fsc
17,7MHz
5fs
c
TÇn sè
H×nh 5.24 Phæ cña tÝn hiÖu lÊy mÉu chuÈn 4fsc PAL
Biªn ®é
Cấu trúc lấy mẫu
. .
Kho¶ng lÊy mÉu
-U + V U
+ V
U + V
U + V
. .
+ 1350
+ 450
+ 2250
+ 3150
Sãng mang phô chuÈn
00
.0.886V
Sãng mang
phô chuÈn
H×nh 5.26 Kho¶ng lÊy mÉu 4fSC tÝn hiÖu tæng hîp hÖ PAL
152
0.934V
Møc chãi 0,62V
Cấu truc lấy mẫu Pha tín hi¾u dong b® màu
(burxt màu) liên tnc thay doi giua hai giá tr% + 13S0 và + 22S0.
Sóng mang phn h¾ PAL dvoc xác d%nh theo bieu thúc:
fxc = 28S,7SfH + 2SHz = 4.433.618,7SHz So chu ky xóng mang phn trên
m®t khung
hình (hai mành) là:
flm
153
fH
1135,006417734475
15625
Tong xo các mau trên m®t khung là: 113S,0064 x 62S = 709.379 mau
154
Thang lượng tử
000,001,002,003
00
C¸c møc bảo vÖ
004
01
Møc l îng tö ho¸ thÊp nhÊt
016
04
ĐØnh ®ång bé
100
3C
Møc xo¸
34C
D3
Møc tr¾ng
>>FB
>>FE
Møc ®Ønh tÝn hiÖu mµu
3FB
FE
Møc l îng tö ho¸ cao nhÊt
3CF, 3FD, 3FE, 3FF
FF
C¸c møc bảo vÖ
M· ho¸ 10 bit
M· ho¸ 8 bit
155
Tỷ số S/QRMS
Theo lý thuyet S/QRMS có the dvoc tính bói công thúc:
Cho các giá tr% cúa các bien trong bieu thúc trên là:
n
fxa
fcVq
= 10bit/mau
= 17,72MHz=SMHz
= 1,2131VVW - VB =
0,7V Ta tính dvoc giá tr% S/QRMS:
S/QRMS = 68,71dB
dB6,02n10,810lo
g
156
S
Q
f 20log
2 fc
V
V V RMS
lm q
¦W
B
10
10
II.3 Lấy mẫu tín hiệu Video thành phần
Ba yếu tố chính ảnh hưởng đến tín hiệu tương tự là:
- Méo tuyến tính- Méo phi tuyến- Nhiễu do không ổn định về thời
gian.Việc sử dụng tín hiệu thành phần
tại studio cho phép loại bỏ được những hiệu ứng không mong muốn như trong tín hiệu tổng hợp15
7
tiếp(…)
158
Mặc dù tín hiệu tổng hợp có thuận lợi về mặt băng tần nhưng bộc lộ nhiều nhược điểm trong quá trình xử lý số, tạo kỹ xảo, dựng hình…
Xu hướng chung là sử dụng tín hiệu thành phần đầy đủ hoặc có nén dòng bít
II.3.1 Các chuẩn lấy mẫu
159
Có nhiều tiêu chuẩn lấy mẫu tín hiệu Video thành phần
Điểm khác nhau là ở tỉ lệ giữa tần số lấy mẫu và phương pháp lấy mẫu tín hiệu chói và tín hiệu màu
Có các tiêu chuẩn sau: 4:4:4, 4:2:0, 4:1:1
Tiêu chuẩn 4:4:4
160
Các tín hi¾u chói (UY), tín hi¾u hi¾u màu (CR, CB) dvoc lay mau tai tat cả các diem lay mau trên dòng tích cnc cúa tín hi¾u video.
Cau trúc lay mau là cau trúc trnc giao, v% trí lay mau như hình vẽ
Tiêu chuẩn này có khả năng khôi phục chấtlượng hình ảnh rất tốt.
§iÓm lÊy mÉu tÝn hiÖu chãi UY
§iÓm lÊy mÉu mµu ®á CR
§iÓm lÊy mÉu mµu lam CB
161
H×nh 530. Tiªu chuÈn 4: 4: 4
Tiêu chuẩn 4:4:4
162
Với tiêu chuẩn này tốc độ dòng dữ liệu là ( Ví dụ với hệ PAL)
- Khi lay mau 8 bit : (720 + 720 + 720) x S76 x8 x 2S = 249 Mbit/x.
- Khi lay mau 10 bit: (720 + 720 + 720) x S76 x10 x 2S = 311Mbit/x
Tiêu chuẩn 4:2:2
163
Trên một dòng tích cực :Điem dau lay mau toàn b® ba tín hi¾u:
Chói (UY) và hi¾u màu (CR,CB).Điem ke tiep chí lay mau tín hi¾u UY,
còn hai tín hi¾u hi¾u màu không lay mau. Khi giải mã màu xuy ra tù màu cúa diem ảnh trvóc.
Điem xau nữa lai lay mau dú cảba tín hi¾uUY, CR,CB.
Tuan tn nhv the, cú bốn lan lay mau UY thì có hai lan lay mau UR, hai lan lay mau CB tao nên co cau 4:2:2.
4:2:2
§iÓm lÊy mÉu tÝn hiÖu chãi UY
§iÓm lÊy mÉu mµu ®á CR
§iÓm lÊy mÉu mµu lam CB
164
H×nh 531. Tiªu chuÈn 4: 2: 2
Đoi vói h¾ PAL toc d®dòng dữ li¾u theo chuan này dvoc tính nhv xau:
Khi lay mau 8 bit: (720 + 360 + 360) x S76 x 8 x 2S = 166 Mbit/x
Khi lay mau10 bit: (720+ 360 + 360) x S76 x
10 x 2S = 207 Mbit/x
165
Tiêu chuẩn 4:2:0
lay mau tín hi¾u UY tai tat cả các diem ảnh cúa dòng, còn tín hi¾u màu thì cú cách m®t diem xe lay mau cho tín hi¾u màu. Tín hi¾u màu dvoc lay xen ke, neu hàng chan lay mau cho tín hi¾u màu CR thì hàng lé lay mau cho tín hi¾u CB. 16
6
Tiêu chuẩn 4:1:1
167
Trong diem ảnh dau mau dú UY, CR, CB ba diem ảnh tiep xau chí lay mau UY không lay mau cúa tín hi¾u CR, CB. Khi giải mã, màu cúa ba diem ảnh xau phải xuy tù diem ảnh dau.
Tuan tn nhv the, cú bon lan lay mau UY, có m®t lan lay mau CR, m®t lan lay mau CB dây là co cau 4: 1: 1.
4:1:1
Đoi vóih¾ PAL toc d® dòng dữ li¾utheo chuan này dvoc tính nhv
xau:
Khi lay mau 8 bit : (720 + 180 + 180) x S76 x 8 x 2S = 124,4 Mbit/x
Khi lay mau 10 bit: (720 + 180 + 180) x S76 x 10 x 2S =1SS,S Mbit/x
168
Ghép kênh tín hiệu Video số thành phần
den 1727 (doi vói chuan 62S/S0).
169
Tuy thu®c vào các úng dnng, các mau cúa tín hi¾u chói và tín hi¾u hi¾u màu có the dvoc xú lý riêng bi¾t ho¾c dvoc ghép theo thòi gian. So mau tong c®ng xau khi ghép trên m®t dòng là 1716 mau, dánh xo tù 0 den 171S (theo tiêu chuan S2S/60) và 1728 mau (theo tiêu chuan 62S/S0), dánh xo tù 0 den 1727.
Dòng xo tích cnc bao gom 720 mau tín hi¾u UY và 360 mau tín hi¾u CR, 360 mau tín hi¾u CB doi vói cả hai tiêu chuan. Nhv v¾y, dòng xo tích cnc xe bao gom 1440 mau, dvoc dánh xo tù 0 den 1439. So các tù trong khoảng thòi gian xoá xe là 276, dánh xo tù 1140 den 171S (doi vói chuan S2S/60) và 288, dánh xo tù 1440
Clock
ADC
275MHz
U'C
B
U'
Y
148 ns
6,75Mw/s
MÉu CR
13,5Mw/s
MÉu CB
74ns
Bit 9
Bit 10
MÉu Y
Bit 9
Bit 10 Clock
ADC
5275MHz
Bit 10 Clock
6,75Mw/s
Bit 9
148 ns
U'C
R
Bit 9
Bit 0 Clock
27Mw/s
GhÐp
170
H×nh 5.41 s¬ ®åkhèi bé m· ho¸4:2:2 ghÐp kªnh theo thêi gian dßng ra cã
CB1Y1CR137Yn2 sCB3Y3 CR3
Y4CB5Y5CR5
x x x
CB1 CB2
C
B3
Y 1
Y 2
Y 3
YY45
ADC5,75MHz
CR1 CR2 CR3
CCIR601 – tiêu chuẩn truyền hình số cơ bản
171
Thu¾n ti¾n cho quá trình xản xuat, trao doi chvong trình.
Tính tvong thích cúa các thiet b% video xo
- De dàng trong vi¾c xú lý tín hi¾u
Chỉ tiêu truyền hình số cơ bản
172
ST T
Th«ng sè HÖ 525/60 HÖ 625/50
1 + TÝn hiÖu ® îc sè ho¸
Y, (R - Y) , (B - Y)
2 + Tæn sè mÉu mèi dßng-TÝn hiÖu chãi:-Mçi tÝn hiÖu hiÖu mµu:
858429
864432
3 + CÊu tróc lÊy mÉu CÊu tróc lÊy mÉu trùc giao, cè ®Þnh, lÆp l¹i theo dßng, mµnh vµ ảnh
4 + VÞ trÝ c¸c mÉu c¸c tÝn hiÖu thµnh phÇn
MÉu cña (R - Y), (B - Y) ® îc lÊy t¹i cïng mét ®iÓm víi c¸c mÉu Y lÎ (1, 3, 5...) trªn mçi dßng
5 + TÇn sè lÊy mÉu.-TÝn hiÖu chãi:-TÝn hiÖu hiÖu mµu:
13,5MHz6,75 MHz
Chỉ tiêu truyền hình số cơ bản
173
II.3.2 TÍN HIfiU AUDIO SO
Thêi gian
Biªn ®é
TÝn hiÖu audio ban ®Çu
Thêi gian
H×nh 5.44 BiÓu diÔn tÝn hiÖu ®iÒubiªn xung trong miÒn thêi gian
174
§iÒu biªn
C¸c xung lÊy mÉu
Thêi gian
Biªn ®é TÝn hiÖu audio
ban ®Çu
Tín hiệu Audio số
Biªn sè
Phæ tÝn hiÖu audio ban®Çu
Biªn sè
TÇn sè
fgh
TÇn sè
fgh
2fl
m
3fl
m
flm -
fgh
TÇn sè
flm -
fgh
§iÒu biªn
Phæ tÇn sè xung lÊy mÉu
Phæ tÝn hiÖu audio lÊy mÉu
fgh
2fl
m
3fl
m
flm
H×nh 5.45 BiÓu diÔn tÝn hiÖu ®iÒu biªn xung trong miÒn tÇn sè
175
Bieu dien tín hi¾u
1/flm
Thêi gian
1111
1110
1100
1011101010011000011101100101
01000011001000010000
Biªn ®é
a) Thêi gian lÊy mÉu vµ c¸c gi¸ trÞ l îng tö
1/flm
Thêi gian
Biªn ®é
b) C¸c mÉu thu ® îc
H×nh 5.46 BiÓu diÔn tÝn hiÖu víi 4 bit l îng tö ho¸.
176
Sơ đồ điều chế PCM
Läc th«ng thÊp
LÊy mÉu
L îng tö
M· ho¸
TÝn hiÖu audio t ¬ng tù
TÝn hiÖu PCM
TÝn hiÖu PCM
Gi¶i m·
Kh«i phôc mµu
Läc, söa, mÐo
TÝn hiÖu audio t ¬ng tù
177
H×nh 5.47 S¬ ®å khèi bé m· ho¸ vµ gi¶i m· PCM
Tan xo lay mau tín hi¾u audio theo tiêu chuan hi¾n nay thvòng dvoc lay theo ba giá tr%: Tan xo 32 kHz: cho các úng dnng truyen dan;
Tan xo 44,1 kHz: áp dnng cho các h¾ ghi băng PAL và NTSC xú dnng b® phoi hop PCM de ghi và phát tín hi¾u audio xo, tan xo này cung dùng cho cả tín hi¾u audio ghi trong dia quang hay băng ghi xo (DAT); Và tan xo 48kHz là tín hiêu chuan cho truyen thanh audio quảng bá.
178
S¬ ®å khèi bé m· ho¸ AES/EBU vµ chuyÓn ®æi song song nèi tiÕp
AD 16 bit
Bé chuyÓn nèi tiÕp
§Þnh d¹ng tõ m·
M· BPM
TÝn hiÖu audio t ¬ng tù
TÝn hiÖu BPM
flm = 14kHz
TÝn hiÖu PCM
Bit ®ång bé vµbit chøc n¨ng
1 1 1 . . . 0 0 1 0 1 1
Tlm = 20,83s
MSB
LSB
Tõ song song16 bit
H×nh 5.48 S¬ ®å khèi bé m· ho¸ AES/EBU vµ chuyÓn ®æi song song nèi tiÕp
LSB
MSB
1,30s
T = 20,83s
lm
Tõ nèi tiÕp 16 bit
179
Mã hóa kênh truyền
1 1
0 11 01 10 01 0. .. .. .1 10 11 1
1 0 1 . . . 1 0 1 1 0 1
GHÉP DÒMG TÍM HIfiU AUDIO SO
Tõ "Z"Tõ "X"Tõ "Y"
khung 0
khung 1
khung 190
khung 1911 khèi
audio
H×nh 5.51 CÊu tróc khung audio sè theo chuÈn AES/EBU 18
0
Chỉ bắt đầu khung của một khốiChỉ bắt đầu của tất cả các khung còn lạiChỉ vị trí bắt đầu của tất cả các khung con B
Mét chu kú mÉu = 1 khung
Khung con A Khung con B
4 4 20
LSB MSB
4
Sync
sl phu
sè liÖu audio
V U C P Sync sl phu sè liÖu audio
V U C P
Z Kªnh A Y Kªnh B X Kªnh A Y Kªnh BX
Khung AudioMét khung audio
P
§Þnh d¹ng kªnh sè liÖu U (ser) trong tr¹ng th¸i kªnh
bit 0
bit 7
Byte 0
Byte 23
bit 0
bit 7
Byte 23
M¶ng bit U (ser) (192 bit)
M¶ng bit C (hannel status (192 bit)(192 bit)
H×nh 5.52 D¹ng m¶nh nhí sè liÖu bit U vµ bit C 18
1
Sync
Sl phu sè liÖu audio
V U C P Sync si phu
sè liÖu audio
V U C
d÷ liÖu kªnh ban ®Çu
d÷ liÖu kªnh ®Õn
m· ®Þa chØ mÉum· thêi gian
M¹ch giao tiÕp tÝn hiÖu audio vµo víi 4 kªnh xö lý sè
Bé chän®Çu vµo
Gi¶i m· AES/EBU
Gi¶i m· AES/EBU
O
O
TÝn hiÖu vµo AES/EBU
Läc sèA/
D 20 bit
O
O
O
O
H×nh 5.53 M¹ch giao tiÕp tÝn hiÖu audio vµo víi 4 kªnh xö lý sè
182
TÝn hiÖu vµo t ¬ng tù
Bé m· hoa vµ t¸ch kªnh tÝn hiÖu audio
Bé chuyÓn
Läc
Gi¶i BPM
A/D 20 bit
§Öm kªnh 1
§Öm kªnh 2
Kªnh 1
Kªnh 2
TÝn hiÖu AES/EBU
®ång bé
sè liÖu
Kh«i phôc clock
Clock
Clock
C¸c bit chøc n¨ng
H×nh 5.54 Bé m· hoa vµ t¸ch kªnh tÝn hiÖu audio
183
Đồng bộ audio số trong tín hiệu truyền hình
A 1920
B 1920
A1
B1
A2
B2
A3
B3
A4
B4
Khung audio
Pha giíi h¹n 5% qu¸tr×nh ph¸t vµ 25%cho qu¸ tr×nh thu
ChuÈn tÝn hiÖu video
Dßng 1 c¸c khung video
Tõ ®ång bé X hoÆc Z
H×nh 5.55 Quan hÖ ®ång bé tÝn hiÖu audio vµ video sè
184
185
Các ts lấy mẫu và số mẫu audio trên một khung hình trong các tiêu chuẩn
Trong h¾ thong S2S/60, xo các mau audio trên m®t khung video không phải là m®t xo nguyên (bang 8008/S) dvoc tính nhv xau:
3 3 .3 6 6 ,6 7 s2 0 ,8 3 3 3 s
1 6 0 1,6
mẫu
TÇn sè lÊy mÉu (KHz)
ChuÈn quÐt 29.97 khung hinh/gi©y
ChuÈn quet 25 khung hinh/'gi©y
ChuÈn quÐt 30 khung hnh/gi©y
48 8008/5 1920/1 1600
44,1 147147/100 1764/1 1470
32 16016/15 1280/1 3200/3
Phần IIIKỹ thuật nén Video số
186
Một số khái niệm Nén ve co bản là m®t quá trình tsong
dó lvong ro li¾u (data) bieu dien thông tin cúa m®t ảnhho¾c nhieu ảnh dvoc giảm bót bang cách loai bó những ro li¾u dv thùa tsong tín hi¾u video.
Đó là các phan xoá dòng, xoá mành, vùng ảnh tinh ho¾c chuyen d®ng sat ch¾m, vùng ảnh nen giong nhau, mà ó dó các phan tu liên tiep giong nhau ho¾c khác nhau sat ít.
1.Mô hình nén Video
BiÓu diÔn thuËn lîi
L îng tö ho¸
G¸n tõ m·
Gi¶i L.T.H
BiÓu diÔn thuËn lîi
Gi¶i tõ m·
Xö lý kªnh
M· ho¸ video
Gi¶i m· video
Nguån
Video kh«i phôc
H×nh 6.1 M« h×nh hÖ thèng nÐn video
Moi hoat d®ng co gang loai bó phan dv thùa trong tín hi¾u video và t¾n dnng xn giói han cúa h¾ thong nhìn cúa mat ngvòi
Thông tin giống nhau, thông tin bỏ đi không được truyền đi
187
2. Dư thừ thông tin trong tín hiệu Video
188
Tỷ lệ nén (CN) :
Neu Nl và NS là lvong ro li¾u tsong hai t¾p hop ro li¾u cùng dvoc dùng de bieu dien m®t lvong thông tin cho tsvóc thì d® dv roli¾utvong doiRD
cúat¾p hop roli¾u thúnhat ro vói t¾p hopro li¾u
thú hai có the dvoc d%nh nghia nhv rau:RD = l -
l/CN
(6.l)†song
dó: CN = Nl /NS
(6.S)
2. Dư thừ thông tin trong tín hiệu Video
189
Tí l¾ nén càng cao xe làm giảm chat lvong hìnhảnh và ngvoc lai.
Chat lvong và quá trình nén có the thay doi tuy theo d¾c diem cúa hình ảnh nguon và n®i dung ảnh.
Đánh giá chat lvong ảnh dvoc de ngh% tính xo bit cho m®t diem trong ảnh nén (Nb). Nó dvoc xác d%nh là tong xo bit ó ảnh nén chia cho tong xo diem:
Nb = So bit nén/So diem
Các loại dư thừ trong ảnh số
190
Dv thùa thong kê. Dv thùa do cảm nh¾n sinh
lý cúa mat ngvòi.
3- Lai l¾ch bình ghnong txung bình
Sai l¾ch bình phvong trung bình xo vói ảnh goc RMS (Root Mean Square) dvoc tính bói bieu thúc:
Xi - giá tr% diem ảnh ban dauX'i - giá tr% diem ảnh xau khi
giải nén n - tong xo diem ảnh trong m®t ảnh
RMS 1
n
191
X
2
X ' i 1
ni i
4. Entropy
192
Lvong thông tin chúa dnng trong m®t chi tietảnh tí l¾ ngh%ch vói khả năng xuat hi¾n cúa nó.
Vói hình ảnh, lvong thông tin cúa m®t hình ảnh bang tong xo lvong thông tin cúa tùng phan tú (pixel) ảnh.
Entropy do giá tr% thông tin trung bình chúa dnng trong m®t búc ảnh .
Entropy cung xác d%nh lvong thông tin trung bình nhó nhat bieu dien bói moi giá tr% nh% phân qua quá trình mã hoá
193
4. Entropy Theo lý thuyet, d® dài trung bình
cúa m®t tù mã (cung tvong dvong vói toc d® bit thu dvoc) qua m®t phvong pháp nén không the nào nhó hon entropy cúa búc ảnh, m®t xo thông tin cúa búc ảnh xe b% mat.
lvong thông tin cúa tùng phan tú ảnh dvoc d%nh nghia là logarit co xo hai cúa ngh%ch dảo xác xuat xuat hi¾n cúa phan tú ảnh dó:
log Px
i 2 Px
i
l(x ) logi 2
1
4. Entropy
194
Lvong tin túc bình quân (H(z)) cúa cả t¾p hop các phan tú ảnh cúa hình ảnh.
i l i l
Lượng tin tức bình quân này gọi là Entropycủa hình ảnh
C.E. Shannon chỉ ra rằng “Độ dài trung bình của một từ mã không thể nào nhỏ hơn Entropy của nguồn số liệu được mã hóa".
H x P x
l
x
P x logP x
i i i i
NN
2
Ví dụ0 0 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 010 0 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 00
0 1 1 0 1 0 101 0 1 0 1 0 011 1 0 1 0 1 100 1 0 0 1 1 001 0 0 0 1 0 110 0 1 0 1 1 110 1 0 1 1 1 010 1 0 0 0 1 00
195
H×nh 6.2 L îng th«ng tin trong ¶nh
moi block có 8 x8 = 64 phan tú ảnh.
Block ảnh 1 bao gom 63 phan tú có giá tr% "0" và m®t phan tú có giá tr% "1".
Block ảnh 2 bao gom 32 phan tú có giá tr% "0" và 32 phan tú có giá tr% "1".
Ví dụ
Ta có Entropy cúa block ảnh 1 bang:
Entropy cúa block ảnh 2 bang:
H x 63 og 63 1 logl
1 64 2 64 64 2 641 0,116
H x 32 og 32
196
2 64 2 64 64 2
64
32 og 32 1,0 bít/phần tử
l l
bít/phần tử
5. Các phương pháp nén Video
197
5.1Nén không mất thông tin (loxxlexxdata reduction techniquex)
- Cho phép phục hồi lại đúng tín hiệu ban đầu sau khi giải nén
- Là quá trình mã hóa có tính thuận nghịch
- H¾ xo nén cúa phvong pháp nén không mat thông tin nhó hon 2:1
Nén không mất thông tin
198
Mã hoá vói b® dài (cúa tù mã) thay boi (VLC )
Mã hoá vói b® dài (cúa tù mã) b®ng (RLC)
Sú dnng khoảng zoá dòng và mành
Bien boi cosin ròi rac (DCT)
RLC- Run Length Coding
199
Dựa trên sự lặp lại của cùng giá trị mẫu
Tạo ra các mã đặc biệt biểu diễn sự bắt đầu và kết thúc của các giá trị được lặp lại
Chỉ các giá trị mẫu khác không mới được mã hóa
VLC- Variable Length Coding
200
Dna trên khả năng xuat hi¾n cúa các giá tr% biên d® trùng hop trong m®t búc ảnh
Thiet l¾p m®t tù mã ngan cho các giá tr% có tan xuat xuat hi¾n cao nhat và tù mã dài cho các giá tr% còn lai
Mã hoá và giải mã Huffman có the dvoc thnc hi¾n m®t cách de dàng bang cách xú dnng các bảng tìm kiem.
Lú dcng khoảng xoá dòng và mành
201
Vùng thông tin xoá dvoc loai bó khói dòng tín hi¾u de truyen di vùng thông tin tích cnc cúa ảnh
Theo phvong pháp dó, thông tin xoá dòng và xoá mành xe không dvoc ghi giữ vàtruyen di. Chúng dvoc thay bang các d÷ li¾u dong b® ng¨n hon tuy theo các úng dnng.
Bien doi cosin xòi xac (DCT)
202
Quá trình DCT thu¾n và ngh%ch dvoc coi là không mat thông tin neu d® dài tù mã h¾ xo là 13 ho¾c 14 băng tan doi vói dòng video xo xú dnng 8 bit bieu dien mau.
Neu d® dài tù mã h¾ xo cúa phép bien doi DCT nhó hon, quá trình này tró nên có mat thông tin.
5.2 Nén mất thông tin
203
Chấp nhận mất mát một ít thông tin để tăng hiệu quả nén
Nén này mới có ý nghĩa thật sự đối với truyền hình
Nén tổn hao thường có 3 bước + Biến đổi tín hiệu từ miền thời gian
sang miền tần số + Lượng tử hóa
+ Nén số liệu đã biến đổi, sử dụng các mã không tổn hao như: Huffman, RLC…
Một số kỹ thuật nén mất thông tin
204
Lay mau con (Subsampling) Đieu zung mã vi sai (DPCM) Lvong tú hoá và mã hoá VLC
các h¾ so DCT
Các phương thức truyền dẫn tín hiệu truyền hình
205
Kết quả của quá trình xử lý số là tạo ra dòng dữ liệu số.
Dòng dữ liệu này phải truyền đến nơi sử dụng
Có 3 phương thức truyền tín hiệu số
+ truyền qua cáp+ truyền qua vệ tinh+ truyền qua viba số(mặt đất)
Truyền hình cáp(CATV)
206
Đặc điểm:- Xuất hiện những năm cuối thập
niên 40- Có khả năng phục vụ cho khu vực
đông dân cư, nơi mà khó có thể nhận được tín hiệu truyền hình từ máy thu hình
- Sử dụng kênh truyền nằm trong phạm vi dải thông ở cận dưới của băng UHF
- Không xuất hiện nhiễu đồng kênh.
CATV
Viba
Gia đình
Các thành phần của hệ thống truyền hình cáp
Cung cấpTrung chuyển
207
Đầu thuMặt đất
Vệ tinh
Suy hao của cáp(dB);t=680F
208
Suy hao do phản xạ: được đo bằng độ khác biệt của trở khánh đặc tính cáp so với giá trị danh định.Là tỷ số giữa công suất tới trên công suất phản xạ.
Lr(dB)=10log(Pt/Pr)
(dB) Khi phối hợp lý tưởng:
Pr=0; Lr= œ Thực tế: Lr
vào khoảng 28-32 (dB)
Suy hao của cáp(dB);t=680FTần số MHz Đường kính cáp
209
0.500 0.750 0.875 1.000
5 0.16 0.11 0.09 0.09
30 0.4 0.26 0.09 0.2350 0.52 0.35 0.24 0.3110 0.75 0.52 0.32 0.3150 0.9 0.62 0.47 0.44180 1.0 0.68 0.55 0.52250 1.2 0.81 0.6 0.59300 1.31 0.90 0.72 0.68400 1.53 1.5 0.79 0.75450 1.63 1.12 0.91 0.87500 1.7 1.17 0.98 0.97550 1.8 1.23 1.04 1.02600 1.87 1.29 1.15 1.06
Các bộ khuếch đại và ổn định
210
Bộ khuếch đại bù lại suy giảm tín hiệu
Một bộ khuếch đại có chứa một bộ ổn định để bù lại suy giảm ở các tần số khác nhau
Yêu cầu đối với bộ khuếch đại ổn định rât nghiêm ngặt, do có sự tích lũy độ suy hao của rất nhiều thành phần nối tiếp
Yêu cầu đối với bộ khuếch đại
211
Làm việc được trên một phạm vi dải tần số rộng, hệ số khuếch đại đạt giá trị thích hợp ở miền tần số cao
Có khả năng bù lại suy giảm theo tần số một cách thỏa đáng
Có đặc tuyến tuyến tính cao, tránh xuyên âm và tọa ra các tần số giữa các kênh
Tự động đ/c hệ số kđ, và đặc tuyến tần số để bù lại sự thay đổi do nhiệt độ
S/N của một bộ kđ riêng phải đủ cao để chống được mức nhiễu tầng của các bộ KĐ
Hệ thống cáp quang
212
Những ưu thế của cáp quang:- Môi trường truyền là bức xạ hồng
ngoại với các thành phần điện từ có tần số cực cao.
- Độ rộng dải thông rất lớn.- Truyền hiệu quả với tín hiệu số
Hệ thống cáp quang Nguồn quang: laser hay đèn LED được
điều chế bằng tín hiệu hình cần truyền đi
Đường cáp quangVideo
Tín hiệu quang được truyền đi trong sợi quang đến đầu thu, nơi có bộ cảm quang, biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện
Nguồn quang Điều chế Bộ lặp Giải điều chế
213
Sơ đồ hệ thống phát
214
Truyền hình số mặt đất
215
So với các phương thức khác, truyền hình số mặt đất có những nhược điểm:
+ Kênh bị giảm chất lượng do nhiễu đa đường
+ truyền dẫn trong môi trường tạp âm cao do con người tạo ra
+ Phân bố tần số khá dầy trong phổ tần, giao thoa giữa truyền hình tương tự và truyền hình số…
Hai tiêu chuẩn truyền hình số
216
DVB-T: digital video broadcasting- Terrestrial của Châu Âu
ATSC: advanced television systems Committee của Mỹ
Khắc phục phần lớn bất lợi của truyền hình số, và đưa truyền hình số mặt đất vào thực tế.
Một số thuận lợi
217
Trong phạm vi phủ sóng thích hợp, khắc phụ được các vấn đề phiền toái như ảnh có bóng, can nhiễu, tạp âm..
Máy thu hình có thể được lắp đặt dễ dàng trong nhà, xách tay hay thu lưu động ngoài trời
Trên dải tần một kênh truyền hình tương tự có thể phát chương trình truyền hình độ phân giải cao….
Hệ thống truyền hình số mặt đất Video subsystem
Video source coding and compression
Audio subsystem
Audio source coding and compression
Video
Audio
Service Multiplex
transport
Anccillarydata
Control data
Channel coding
Modulation
TV
218
Truyền hình số qua vệ tinh
219
Truyền hình số qua vệ tinh
220
Ưu điểm:- Vùng phú róng s®ng , hiệu quả với đường tsuyền dài
- Không bị ảnh hưởng bởi điều kiện địa hình- Thiết lập qua đường truyền nhanh chóng- Với một vệ tinh thì có thể đặt vô số trạm thu mặt
đất- Liên kết tốt với các hệ thống khác- Đa hình các loại dịch vụ
Băng tầnTên b¨ng tan UL/DL Giái tan tuyen phát(MHZ)
Giái tan tuyen thu (MHZ)
C 6/4 GHZ S92S 707S 3700 4800
X 8/7 GHZ 792S 842S 72S0 77S0
Ku 13/11 GHZ 127S0 132S0 10700 11700
Ku 14/11 GHZ 14000 14S00 109S0 11200
Ku 14/12 GHZ 14000 14S00 11700 127S0
Ku 18/12 GHZ 17300 18100 Thông tin quáng bá
Ka 30/20 GHZ 27S00 31000 17700 21200
221
Sơ đồ khối phát truyền hình qua vệ tinh
Video subsystem
Video source coding and compression
Audio subsystem
Audio source coding and compression
Video
Audio
Service Multiplex
Mã sửa sai
Anccillarydata
Control data
Channel coding
Modulation QPSK
Tuyến cao tần
222
Dự án DVB
223
DVB xây dựng các tiêu chuẩn:
- DVB-S- DVB-C:- DVB-T: cho các kênh dải
phổ từ (7:8)Mhz
Đặc điểm chung của các hệ thống DVB
224
- Giá thành hạ của các bộ giải mã tích hợp phía thu và sự giống nhau giữa các hệ thống phụ
Đa chương trình ( Video, âm nhạc, số liệu) trong một bộ ghép kênh số linh hoạt
Dễ dàng thu phát các chương trình
Sự phát triển tương thích trong tương lai với HDTV
Tính nhạy cảm thấp với méo giữa các kênh, BER không đáng kể
Có khả năng hoạt động phủ sóng rộng
225
226
