164 trang 262 lượt tải

Bài giảng chi tiết môn Kỹ thuật phát thanh truyền hình | Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

524

Bài giảng chi tiết môn Kỹ thuật phát thanh truyền hình của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông với những kiến thức và thông tin bổ ích giúp sinh viên tham khảo, ôn luyện và phục vụ nhu cầu học tập của mình cụ thể là có định hướng ôn tập, nắm vững kiến thức môn học và làm bài tốt trong những bài kiểm tra, bài tiểu luận, bài tập kết thúc học phần, từ đó học tập tốt và có kết quả cao cũng như có thể vận dụng tốt những kiến thức mình đã học vào thực tiễn cuộc sống. Mời bạn đọc đón xem!

Môn: Kỹ thuật phát thanh truyền hình 1 tài liệu

Trường: Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông 1.2 K tài liệu

Tác giả:

Tiến Dũng

1 năm trước

Danh sách Quiz

lOMoARcPSD|10435767

Studocu is not sponsored or endorsed by any college or university

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

BÀI GIẢNG

KỸ THUẬT

PHÁT THANH TRUYỀN HÌNH

TEL 1411

KHOA VIỄN THÔNG 1

TÁC GIẢ: PGS.TS. Lê Nhật Thăng ThS. Vũ

Thúy Hà

ThS. Nguyễn Thị Thu Hiên

ThS. Nguyễn Thị Thu Nga

LỜI NÓI ĐẦU

Khi đời sống vật chất của người dân ngày càng được nâng cao, yêu cầu về chất lượng

các chương trình truyền hình, giải trí ngày càng lớn. Lĩnh vực phát thanh truyền hình trong

mấy năm trở lại đây đang có những bước tiến nhảy vọt. Từ phát thanh cho đến truyền hình

analog, truyền hình cáp, truyền hình kỹ thuật số mặt đất, truyền hình vệ tinh DTH... đang có

sự phát triển mạnh mẽ về số lượng và chất lượng, lan tỏa khắp các tỉnh, thành phố và có sự

cạnh tranh lẫn nhau. Việc nghiên cứu về các hệ thống phát thanh truyền hình nói chung đã trở

thành một trong những nội dung cơ bản của chương trình đào tạo Kỹ sư ngành Điện tử -

Truyền thông.

Tài liệu giảng dạy này được biên soạn theo đề cương môn học "Kỹ thuật phát thanh

truyền hình " trong chương trình đào tạo Đại học ngành Điện tử - Truyền thông của Học viện

lOMoARcPSD|10435767

Công nghệ Bưu chính Viễn thông nhằm trình bày những vấn đề cơ bản nhất về hệ thống phát

thanh truyền hình cùng với các kỹ thuật liên quan. Bài giảng được tổ chức thành 4 chương cụ

thể như sau:

 Chương 1: Kỹ thuật phát thanh

 Chương 2: Kỹ thuật truyền hình tương tự

 Chương 3: Kỹ thuật truyền hình số

 Chương 4: Kỹ thuật truyền hình tương tác

Tuy nhiên, do đây là lần biên soạn đầu tiên nên bài giảng không tránh khỏi thiếu sót

về nội dung và hình thức.

Chúng tôi xin chân thành cám ơn tất cả các ý kiến đóng góp của các bạn đọc để hoàn

thiện hơn bài giảng này.

Các ý kiến góp ý qua e-mail xin được gửi về: thangln@ptit.edu.vn; havt@ptit.edu.vn;

hiennt@ptit.edu.vn; ngant@ptit.edu.vn.

Hà Nội, tháng 7 năm 2014

Nhóm tác giả biên soạn

PGS.TS. Lê Nhật Thăng

ThS. Vũ Thị Thúy Hà

ThS. Nguyễn Thị Thu Hiên

ThS. Nguyễn Thị Thu Nga

MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ......................................................................................... 1

LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................... 2

Mục Lục .......................................................................................................................

CHƯƠNG 1 : KỸ THUẬT PHÁT THANH ............................................................. 9

1.1 Kỹ thuật phát thanh tương tự ............................................................................... 9

1.1.1 Máy phát thu thanh AM .................................................................................. 11

1.1.2 Máy phát thu thanh FM ................................................................................... 14

1.2 Kỹ thuật phát thanh số ........................................................................................ 18

1.2.1 Hệ thống phát thanh số ................................................................................... 18

1.2.2 Máy phát thu thanh số chuẩn DAB ................................................................. 19

1.2.2.1 Cấu trúc hệ thống theo chuẩn Eureka147 ................................................. 21

1.2.2.2 Cấu trúc khung tín hiệu DAB ................................................................... 23

lOMoARcPSD|10435767

1.2.2.3 Máy phát thanh số chuẩn DAB ................................................................ 24

1.2.2.4 Máy thu thanh số chuẩn DAB .................................................................. 26

1.2.3 Các chuẩn phát thanh số ................................................................................. 26

1.2.3.1 Phát thanh số DRM (Digital Radio Mondiale) .......................................... 26

1.2.3.2 Phát thanh số chuẩn DMB (Digital Multimedia Broadcasting) ................. 27

1.2.3.3 Chuẩn IN- BAND/ON- CHANNEL (IBOC) ........................................... 28

1.2.3.4 BST - OFDM ISDB (Japan) .................................................................... 29

1.2.3.5 So sánh giữa các chuẩn ............................................................................ 29

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TỰ .................................... 31

2.1 Giới thiệu .............................................................................................................. 31

2.1.1 Tín hiệu video và tín hiệu truyền hình quảng bá .............................................. 31

2.1.2 Truyền hình quảng bá ..................................................................................... 33

2.1.2.1 Hệ thống truyền hình quảng bá ................................................................ 33

2.1.2.2. Các kênh truyền hình quảng bá ..................................................................... 36

2.1.3 Hoạt động của studio truyền hình .................................................................... 37

2.1.4 Quá trình phát triển của truyền hình quảng bá ................................................. 41

2.2 Ảnh truyền hình ................................................................................................... 45

2.2.1 Các phần tử ảnh .............................................................................................. 46

2.2.2 Quét ngang, dọc .............................................................................................. 47

2.2.3 Thông tin tín hiệu video .................................................................................. 48

2.2.4 Các ảnh chuyển động ...................................................................................... 49

2.2.5 Tần số mành và khung .................................................................................... 51

2.2.6 Tần số quét ngang, dọc ................................................................................... 51

2.2.7 Đồng bộ ngang, dọc ........................................................................................ 53

2.2.8 Chất lượng ảnh ............................................................................................... 53

2.3 Kỹ thuật quét và đồng bộ trong truyền hình ...................................................... 55

2.3.1 Kỹ thuật quét .................................................................................................. 55

2.3.2 Đồng bộ .......................................................................................................... 57

2.4 Phát/thu tín hiệu truyền hình .............................................................................. 59

2.4.1 Máy phát hình ................................................................................................. 59

2.4.2 Máy thu hình .................................................................................................. 60

2.5 Thiết bị hiển thị

.................................................................................................... 61 2.6 Các chuẩn

truyền hình ........................................................................................ 62

2.6.1 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu .............................................................. 63

lOMoARcPSD|10435767

2.6.2 Tín hiệu truyền hình màu ................................................................................ 63

2.6.3 Bộ lập mã màu và bộ giải mã màu .................................................................. 66

2.6.4 Hệ truyền hình màu NTSC .............................................................................. 67

2.6.5 Hệ truyền hình màu PAL ................................................................................ 73

2.6.6 Hệ truyền hình màu SECAM .......................................................................... 76

CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH SỐ .................................................... 81

3.1 Giới thiệu chung về truyền hình số ..................................................................... 81

3.1.1 Các đặc trưng cơ bản ...................................................................................... 81

3.1.2 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số ................................................................. 84

3.2 Số hóa tín hiệu truyền hình ................................................................................. 85

3.2.1 Lựa chọn tín hiệu số hóa ................................................................................. 85

3.2.2 Chọn tần số lấy mẫu ....................................................................................... 86

3.2.3 Lựa chọn cấu trúc mẫu .................................................................................... 87

3.2.4 Lượng tử hóa tín hiệu Video ........................................................................... 88

3.2.5 Mã hóa tín hiệu Video .................................................................................... 88

3.2.6 Số hóa tín hiệu ở studio ................................................................................... 90

3.3 Tín hiệu video số tổng hợp (Digital composite video) ......................................... 91

3.3.1 Tiêu chuẩn PAL 4f

....................................................................................... 91

3.3.2 Tiêu Chuẩn NTSC 4f

.................................................................................... 94

3.4 Tín hiệu video số thành phần (Digital component video). .................................. 96

3.4.1 Tỷ lệ lấy mẫu .................................................................................................. 97

3.4.1 Lượng tử hóa .................................................................................................. 98

3.5 Nén tín hiệu truyền hình .................................................................................... 101

3.5.1 Vai trò của nén trong truyền hình .................................................................. 101

3.5.2 Công nghệ nén Audio chuẩn ISO/ MPEG trong truyền hình số ..................... 102

3.5.3 Một số công nghệ nén Video trong truyền hình số ........................................ 104

3.6 Truyền dẫn tín hiệu truyền hình số ................................................................... 105

3.6.1 Các phương thức truyền dẫn ......................................................................... 105

3.7 Các tiêu chuẩn truyền dẫn truyền hình số ........................................................ 111

3.7.1 Chuẩn ATSC ................................................................................................ 111

3.7.2 Chuẩn DVB .................................................................................................. 112

3.7.3 Chuẩn ISDB ................................................................................................. 112

3.8 Truyền hình cáp ................................................................................................. 114

3.8.1 Tổng quan hệ thống truyền hình cáp số ......................................................... 114

lOMoARcPSD|10435767

3.8.2 Chuẩn truyền hình số DVB-C ....................................................................... 115

3.9 Truyền hình số mặt đất ..................................................................................... 116

3.9.1 Chuẩn DVB-T .............................................................................................. 117

3.10 Truyền hình số vệ tinh ................................................................................... 120

3.10.1 Cấu trúc hệ thống truyền hình số vệ tinh ....................................................... 121

3.10.2 Chuẩn DVB-S ............................................................................................... 124

CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TÁC ................................ 127

4.1 Giới thiệu chung về truyền hình tương tác ....................................................... 127

4.1.1 Định nghĩa IPTV .......................................................................................... 127

4.1.2 Sự khác biệt giữa IPTV và Internet TV ......................................................... 128

4.2 Các dịch vụ cung cấp bởi IPTV

......................................................................... 129 4.3 Hệ thống IPTV

................................................................................................... 136 4.4 Các giao thức

báo hiệu và điều khiển trong IPTV............................................ 138

4.4.1 Giao thức truyền thông luồng ........................................................................ 138

4.4.2 Giao thức đa hướng nhóm Internet IGMP .................................................... 140

4.5 Triển khai IPTV trên các hạ tầng mạng khác nhau ......................................... 143

4.5.1 IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang .............................................. 144

4.5.1.1 Mạng quang thụ động ............................................................................ 144

4.5.1.2 Mạng quang tích cực.............................................................................. 147

4.5.2 IPTV phân phối trên mạng ADSL ................................................................. 148

4.5.2.1 ADSL .................................................................................................... 148

4.5.2.2 ADSL2 .................................................................................................. 150

4.5.3 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp ................................................... 152

4.5.3.1 Tổng quan về kỹ thuật HFC ................................................................... 153

4.5.3.2 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp ............................................ 154

4.5.4 IPTV phân phối trên mạng Internet ............................................................... 155

4.5.4.1 Các kênh truyền hình Internet streaming ................................................ 155

4.5.4.2 Download Internet ................................................................................. 157

4.5.4.3 Chia sẻ video ngang hàng ...................................................................... 157

4.6 Kết luận chương 4 .............................................................................................. 157

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 159

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

AAC

Advanced Audio Coding

Mã hóa âm thanh tiên tiến

lOMoARcPSD|10435767

Amplititude Modulation

Điều biên

ATSC

Advance Television standards Committee

Ủy ban tiêu chuẩn về truyền hình

BER

Bit Error Ratio

Tỷ lệ lỗi bit

BPSK

Binary Phase Shift Keying

Khóa dịch pha nhị phân

CCIR

Consultative Committee on International

Radio

Hiệp hội vô tuyến quốc tế

COFDM

Coded Orthogonal Frequency Division

Multiplexing

Ghép kênh phân chia tần số trực

giao có mã hóa

DAB

Digital Audio Broadcasting

Phát thanh số

DVB

Digital Video Broadcasting

Truyền hình số

DSL

Digital Subscriber Line

Đường thuê bao số

EBU

European Broadcasting Union

Liên minh phát thanh truyền hình

Châu Âu

EIA

Electronic Industries Alliance

Hiệp hội các ngành công nghiệp

điện tử

ETSI

European Telecommunications Standards

Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu

Âu

FCC

Federal Communications Commission

Ủy ban thông tin liên bang

FEC

Forward Error Control

Sửa lỗi trước

Frequency Modulation

Điều tần

HDTV

High Definition TeleVision

Trruyền hình độ nét cao

HPA

High-Power Amplifier

Bộ khuếch đại công suất cao

IPTV

Internet Protocol Television

Truyền hình giao thức Internet

ISO

International Standard Organisation

Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

ITU

International Telecommunications Union

Liên minh viễn thông quốc tế

lOMoARcPSD|10435767

ITU-T

International Telecommunications Union –

Telecommunications Sector

Liên minh viễn thông quốc tế −

Lĩnh vực viễn thông

LED

Light Emitting Diode

Điốt phát quang

LCD

Liquid Crystal Display

Màn hình hình tinh thể lỏng

LOS

Line Of Sight

Tầm nhìn thẳng

NTSC

National Television Standard Committe

Ủy ban Quốc gia Hệ Thống

Truyền Hình

MPEG

Moving Picture Expert Group

Nhóm chuyên gia ảnh động

OFDM

Orthogonal Frequency Division

Multiplexing

Ghép kênh phân chia tần số trực

giao

Phase Modulation

Điều pha

QAM

Quadrature Amplitude Modulation

Điều chế biên độ cầu phương

QPSK

Quadrature Phase Shift Keying

Điều chế dịch pha cầu phương

SMPTE

Society of Motion Picture and Television

Engineer

Tổ chức ảnh động và kỹ thuật

truyền hình

SDTV

Standard Definition Television

Truyền hình với độ nét chuẩn

SNR

Signal-to-Noise Ratio

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

UHF

Ultra High Frequency

Siêu cao tần

WRC

World Radio-communications Conference

Hội nghị thông tin vô tuyến thế

giới

lOMoARcPSD|10435767

CHƯƠNG 1 : KỸ THUẬT PHÁT THANH

1.1 Kỹ thuật phát thanh tương tự

Phát thanh tương tự là kỹ thuật truyền âm thanh dưới dạng tín hiệu tương tự từ máy phát

thanh tương tự qua môi trường không gian đến máy thu tương tự. Cũng giống như các hệ

thống truyền thông khác, hệ thống phát thanh tương tự gồm có máy phát máy thu, anten và

môi trường truyền dẫn. Máy phát là thiết bị tạo ra tín hiệu vô tuyến và anten phát thực hiện

truyền sóng trong không gian tự do đạt hiệu quả. Để thu được tín hiệu vô tuyến, phải dùng

máy thu để thu một phần năng lượng điện từ và chuyển nó sang dạng tín hiệu mà con người

có thể cảm nhận được. Năng lượng sóng điện từ được thu nhờ anten và mạch điện sau đó

được biến đổi thành tín hiệu âm thanh.

Tín hiệu truyền đi trong phát thanh tương tự chủ yếu là tiếng nói. Tuy nhiên việc truyền

tiếng nói với các tần số nằm trong dải 100Hz cho tới 5 kHz gặp phải hai trở ngại lớn: Trở

ngại thứ nhất là can nhiễu lẫn nhau do dùng chung môi trường truyền sóng trung gian; Trở

ngại thứ hai là ở tần số thấp như tiếng nói thì không thể truyền lan hiệu quả trong không gian

tự do, với các tần số cao thì điều này có thể thực hiện được. Mặt khác, ngưỡng nghe của con

người tối đa là 20000Hz, trong thực tế tần số này vẫn chưa đủ cao đối với việc truyền sóng

trong không gian tự do. Nếu chúng ta thay đổi một số thông số của nguồn tín hiệu cao tần

dạng sin liên tục theo tiếng nói thì việc trao đổi thông tin trong không gian tự do là việc hoàn

toàn có thể thực hiện được. Việc thay đổi một vài thông số của tín hiệu dạng sin (tần số cao)

theo các tín hiệu khác được gọi là điều chế. Khi thay đổi biên độ của tín hiệu cao tần (còn

được gọi là sóng mang) theo tiếng nói hoặc âm nhạc là điều chế biên độ (AM). Khi thay đổi

góc pha của sóng mang, được gọi là điều pha (PM), thay đổi tần số là điều tần (FM).

Nguyên tắc chung của việc truyền thanh bằng sóng vô tuyến:

 Phải dùng các sóng điện từ cao tần

 Phải biến điệu các sóng mang

 Ở nơi thu phải dùng mạch tách sóng để tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần để

đưa ra loa

 Khi tín hiệu thu được có cường độ nhỏ, ta phải khuếch đại chúng bằng các mạch

khuếch đại.

Sơ đồ khối của một máy phát thanh đơn giản thể hiện Hình 1.1.

Hình 1. 1: Sơ đồ khối đơn giản máy phát thanh tương tự

lOMoARcPSD|10435767

Bài giảng kỹ thuật phát thanh truyền hình

(1).

(2).

(3).

(4).

(5).

Micro: Tạo ra dao động điện âm tần.

Mạch phát sóng điện từ cao tần: Phát dao động điện từ tần số cao (cỡ

MHz).

Mạch biến điệu: Trộn dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm

tần.

Mạch khuyếch đại: Khuyếch đại dao động điện từ cao tần đã được biến

điệu.

Anten phát: Tạo ra sóng điện từ cao tần lan truyền trong không gian.

Sơ đồ khối máy thu thanh đơn giản ở Hình 1.2.

Hình 1. 2: Sơ đồ khối đơn giản máy thu thanh tương tự

(1). Anten thu: Thu sóng điện.

(2). Mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần: Khuyếch đại dao động điện từ cao tần từ anten

gửi tới.

(3). Mạch tách sóng: Tách dao động điện từ âm tần ra khỏi dao động điện từ cao tần.

(4). Mạch khuyếch đại dao động điện từ âm tần: Khuếch đại dao động điện từ cao tần đã tách

sóng.

(5). Loa: Biến dao động điện thành dao động âm.

Bảng 1. 1: Các băng tần phát thanh

Khoảng tần số

Băng

Tên

10 KHz-30 KHz

VLF

Very Low Frequency

30 KHz-300 KHz

Low Frequency

300 KHz-3 MHz

Medium Frequency

3 MHz-30 MHz

High Frequency

30 MHz-300 MHz

VHF

Very High Frequency

lOMoARcPSD|10435767

300 MHz-3 GHz

UHF

Ultra High Frequency

3 GHz-30 GHz

SHF

Super High Frequency

30 GHz-300 GHz

EHF

Extra High Frequency

Bài giảng kỹ thuật phát thanh truyền hình

1.1.1 Máy phát thu thanh AM

Phát thu thanh AM là kỹ thuật phát thanh sử dụng phương thức điều chế biên độ AM. Băng

tần của hệ thống thu phát thanh AM:

- Băng sóng dài LW: 300-500 KHz.

- Băng sóng trung MW: 550-1650 KHz.

- Băng sóng ngắn SW: 1,8 MHz- 18,5 MHz (Gồm 7 băng con).

Hệ thống thu phát thanh AM có những đặc điểm: Công suất bức xạ lớn, có thể truyền đi xa

theo đường sóng đất hoặc sóng trời, diện tích phủ sóng rộng, chất lượng vừa.

Với những đặc điểm này hệ thống thu phát thanh AM được ứng dụng trong băng tần: LW,

MW, SW để dùng làm hệ thống phát thanh khu vực, quốc gia và quốc tế.

Phần sau sẽ xét phương thức điều chế AM và máy phát thanh AM, máy thu thanh AM.

a. Điều chế AM

Để đơn giản hoá công thức của sóng điều biên, ta lấy một tín hiệu cần điều chế dạng sin có

tần số góc ω

và tín hiệu sóng mang điều chế (cũng có dạng sin) có tần số góc ω

Giả sử sóng mang có dạng:

= V

sin (ω

+ θ)

với V

là biên độ sóng mang.

Tín hiệu cần điều chế có dạng:

(1.1)

= V

sin ω

Tín hiệu điều chế sẽ có dạng:

(1.2)

v = (V

+ V

sin ω

t) sin ω

(1.3)

lOMoARcPSD|10435767

v = V

sinω

t + V

sinω

t sinω

(1.4)

v = V

sinω

t + V

/2 cos (ω

– ω

)t –V

/2 cos (ω

+ω

(1.5)

Tín hiệu điều chế thu được có 3 thành phần tần số, tần số sóng mang f

, tần số biên dưới

-f

và tần số biên trên f

như trong hình 1.3.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 1. 3: Phổ tần của sóng AM

Hình 1.4c chỉ ra 2 thành phần quan trọng là hệ số điều chế và độ sâu điều chế.

Hệ số điều chế m được tính như sau:

(+) − ( − ) Vm (1.6) m = =

(+) + ( − ) Vc

Khi biểu diễn bằng phần trăm ta có độ sâu điều chế

Hình 1. 4: Sóng mang (a), tín hiệu điều chế (b) và tín hiệu sau điều chế AM(c)

b. Máy phát thanh AM

Sơ đồ khối máy phát thanh AM như hình vẽ 1.5, bao gồm các khối sau: Bộ dao động tinh

thể, bộ nhân tần số, bộ điều chế biên độ, bộ khuếch đại âm tần, bộ khuếch đại công suất cao

tần, an ten và phối hợp trở kháng. Sau đây ta sẽ tìm hiểu chi tiết từng khối.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 1. 5: Sơ đồ khối máy phát thanh AM

 Bộ dao động tinh thể: tạo ra tín hiệu sóng mang có độ méo cực nhỏ để máy phát có thể

làm việc ở một tần số ổn định. Trong thực tế thường sử dụng một tinh thể thạch anh

để cải thiện sự ổn định tần số và để giảm các thành phần méo hài.

 Bộ nhân tần: để thu được một tín hiệu có tần số f

/n, với n là số nguyên, và ở đầu ra

một tần số f

. Một bộ nhân tần có thể là nhân đơn tần hoặc nhân đa tần.

 Bộ khuếch đại âm tần: Các đầu vào bộ khuếch đại âm tần nhận tín hiệu từ micro và

nguồn cung cấp. Bộ khuếch đại âm tần sẽ khuếch đại tín hiệu này tới một mức tín hiệu

yêu cầu để đưa tới bộ điều chế biên độ.

 Bộ điều chế biên độ: Bộ điều chế biên độ có hai đầu vào, đầu vào thứ nhất là tín hiệu

sóng mang, được tạo ra từ bộ dao động tinh thể và được nhân với một hệ số nhân phù

hợp, còn đầu vào thứ hai là tín hiệu điều chế. Đầu ra của bộ điều chế biên độ bao gồm

sóng mang, các biên tần thấp và cao.

 Bộ khuếch đại công suất cao tần: Thực hiện việc khuếch đại công suất đồng thời đảm

nhiệm chức năng phối hợp trở kháng với anten.

 Anten: Anten là thành phần mạch điện có nhiệm vụ biến đổi năng lượng ở đầu ra máy

phát thành sóng điện từ bức xạ vào không gian tự do. Anten có nhiều hình dạng vật lý

khác nhau, được xác định dựa vào tần số làm việc và mô hình bức xạ yêu cầu.

c. Máy thu thanh AM

Máy thu thanh là thiết bị thu sóng điện từ do các đài phát thanh phát ra trong không gian sau

đó chọn lọc, khuếch đại và phát ra âm thanh.

Có hai loại máy thu thanh là máy thu thanh khuếch đại trực tiếp và máy thu thanh đổi tần.

Sau đây ta sẽ xét sơ đồ khối của máy thu thanh AM đổi tần:

 Máy thu radio đổi tần thu tín hiệu cao tần và biến đổi thành một tần số cố định gọi là

tần số trung tần (IF).

lOMoARcPSD|10435767

 Dòng điện từ thu được từ anten được đưa đến mạch điều hưởng khuếch đại tần số cao

tần để làm tăng tín hiệu sóng mang mong muốn và các biên của nó. Bộ khuếch đại cao

tần có khả năng điều chỉnh tần số bằng cách thay đổi giá trị của tụ điện trong mạch

điều hưởng. Từ tụ điện này có thể tạo mạch dao động nội bằng cách ghép với một tụ

điện khác.

 Tín hiệu ra từ bộ dao động nội và bộ khuếch đại cao tần được đưa vào bộ trộn tần. Bộ

trộn tần thực hiện nhân hai tín hiệu trên với nhau và cho ra một tín hiệu tổng và hiệu

của hai tần số đưa vào.

Hình 1. 6: Sơ đồ khối máy thu thanh AM

 Bộ khuếch đại trung tần nhận tín hiệu từ bộ trộn tần và lọc ra hiệu tần trên cùng với

các biên tần của nó đồng thời làm suy giảm tất cả các tần số khác. Khi hiệu tần được

cố định lại (với các đài radio FM, tần số trung tần là 445KHz) yêu cầu về bộ lọc phải

tương đối dễ thiết kế và phải có đặc tuyến ngưỡng rõ ràng.

 Đầu ra của bộ khuếch đại trung tần gồm tần số trung tần và hai biên tần của nó được

đưa tới mạch tách sóng đường bao. Mạch tách sóng đường bao thực hiện loại bỏ tần

số trung tần, giữ lại tín hiệu âm tần. Tín hiệu âm tần này được khuếch đại qua mạch

khuếch đại âm tần tới mức có thể để đưa ra loa.

1.1.2 Máy phát thu thanh FM

Phát thu thanh FM là kỹ thuật phát thanh sử dụng phương thức điều tần FM. Hệ thống thu

phát thanh FM có băng tần từ 88MHz-108MHz. Đặc điểm của hệ thống FM: Công suất vừa

và nhỏ, truyền thẳng, diện tích phủ sóng hẹp, chất lượng âm thanh tốt. Do các đặc điểm trên

nên hệ thống FM thường được ứng dụng cho mạng địa phương, mạng quốc gia. Phần sau sẽ

xét phương thức điều chế FM và máy phát thanh FM, máy thu.

a. Điều chế FM

Trong điều chế FM tần số ɷ thay đổi như sau:

ɷ= ɷ+ ɷ (1.7) ớ = ɷ (1.8)

lOMoARcPSD|10435767

(1.9)

à ó ɵ= ɷ+ ɷ

Thế (1.9) vào (1.8) ta có:

(1.10)

= ( ɷ− ɷ )

Hệ số điều chế:

(1.11)

Tỉ lệ lệch:

(1.12)

( )

: độ lệch tần số

(

)

: độ lệch tần số tối đa Tín

hiệu điều chế có dạng:

= (ɷ−ɷ ) (1.13)

Với tín hiệu điều chế có biên độ không đổi, tần số không đổi như xung vuông và:

(1.14)

Với tín hiệu điều chế có biên độ và tần số thay đổi như xung sin.

Hàm sin của công thức (1.14) được biểu diễn chi tiết thành:

ɷ(ɷ ) − ɷ(ɷ )

Hệ số σ được gọi là hàm Bessel xác định bởi ( ).

Biến đổi thừa số thứ hai ta có:

(1.15)

(ɷ ) = ( )

(1.16)

− 2 ( ) 2ɷ ) + 2 ( ) 4ɷ ) − ⋯

Và

lOMoARcPSD|10435767

(ɷ ) = 2 ( ) ɷ ) − 2 ( ) 3ɷ ) + ⋯ (1.17)

Biến đổi lượng giác ta có:

= { ( ) ɷ+ ( )[sin(ɷ + ɷ ) − sin(ɷ − ɷ ) ] − ( )[sin(ɷ +

2ɷ + sinɷ−ɷ+ 3()sinɷ+3ɷ − sinɷ−3ɷ…. (1.18)

Hình 1.7: Sóng mang (a), tín hiệu điều chế (b) và tín hiệu sau điều chế FM (c)

Hình 1.8: Đồ thị hàm Bessel

Tín hiệu điều chế chứa sóng mang và 2 băng tần trên và dưới.

 Tần số sóng mang ω

hiện tại và biên độ của nó được xác định bằng chỉ số điều chế

lOMoARcPSD|10435767

 Các số hạng tiếp theo biểu diễn hai tần số là tổng (ω

+ ω

) và hiệu (ω

- ω

) của sóng

mang và tín hiệu điều chế với biên độ J

( ).

 Hai số hạng tiếp theo có biên độ J

( ) và các dải tần số (ω

+ 2ω

) và (ω

- 2ω

 Có vô hạn các tổng và hiệu của sóng mang và các bội số nguyên lần của tín hiệu điều

chế.

Hình 1.8. Đồ thị hàm Bessel bậc nhất, J

( ) dựa trên , với n = 0, 1, 2 và 3. Các giá trị

() được dùng để tính biên độ của các biên tần xuất hiện trong tín hiệu FM.

b. Máy phát thanh FM

Hình 1.9 : Sơ đồ khối máy phát thanh FM

 Bộ dao động chủ là một mạch dao động kiểu LC để tạo ra tín hiệu FM, tần số của bộ

dao động được xác định bởi giá trị của C và L.

 Bộ đệm: tạo ra sự cách ly giữa bộ dao động với tải để khi tải thay đổi chỉ gây ảnh

hưởng rất nhỏ đến sự hoạt động của mạch dao động.

 Khối hạn biên: loại bỏ thành phần AM bất kỳ có thể xuất hiện và lọc bỏ các thành

phần hài được tạo ra bởi khối hạn biên.

 Bộ nhân tần số: nâng tần số của tín hiệu từ khối hạn biên tới một giá trị yêu cầu.

 Khối khuếch đại công suất: khuếch đại công suất tín hiệu và đưa ra anten bức xạ.

C.Máy thu thanh FM

 Anten thu nhận năng lượng điện từ được phát đi từ máy phát, được thiết kế để thu

được tần số năng lượng điện từ nằm trong khoảng 88 - 108 MHz.

 Bộ khuếch đại cao tần: nâng công suất của tín hiệu tới để có thể sử dụng được trong

bộ biến đổi tần số. Ngoài ra nó còn đóng vai trò như một tải nối với anten do đó tín

lOMoARcPSD|10435767

hiệu anten không bị phản xạ tại giao tiếp giữa anten và phần máy gây ra tổn hao công

suất.

 Bộ trộn tần cùng bộ dao động nội chuyển đổi tín hiệu cao tần thu được thành một tần

số trung tần 10,7 MHz.

 Bộ hạn biên cắt triệt để tín hiệu thành biên độ cố định và do đó lọc ra được những hài

không mong muốn.

 Bộ tách sóng biến điệu tần số: chuyển sự thay đổi tương đối nhỏ về tần số (của tín hiệu

có tần số rất cao) thành sự thay đổi tương đối lớn của biên độ theo thời gian.

 Bộ khuếch đại âm tần khuếch đại tín hiệu đầu ra của bộ tách sóng lên một mức thích

hợp để đưa ra loa.

Hình 1. 10: Sơ đồ khối máy thu thanh FM

1.2 Kỹ thuật phát thanh số

1.2.1 Hệ thống phát thanh số

Phát thanh radio là môi trường truyền dẫn rộng lớn bao gồm hàng trăm nhà cung cấp chương

trình, hàng nghìn máy phát HF và hàng triệu máy thu. Từ khi bắt đầu xuất hiện phát thanh

quảng bá vào đầu những năm 1920, thị trường đã phát triển mạnh mẽ bởi các dịch vụ phát

thanh quảng bá AM và FM.

Ngày nay, chúng ta đang sống trong thế giới của các dịch vụ và hệ thống số. Các thành

phần chủ yếu của quá trình sản xuất trong phát thanh đã thay đổi sang số trong thời gian gần

đây, bắt đầu bằng việc thay đổi những băng tương tự sang đĩa CD hoặc đĩa cứng. Thêm vào

đó, cũng có một vài môi trường lưu trữ và phân phối số khác như CD, Minidisk hoặc DVD.

Vì vậy, hệ thống truyền dẫn quảng bá có xu hướng thay đổi từ truyền dẫn tương tự sang số.

Bước đầu tiên trong việc giới thiệu các dịch vụ phát thanh số là hệ thống NICAM 728, DSR

nhưng chưa phù hợp cho việc thay thế các dịch vụ hiện tại một cách hoàn toàn, đặc biệt cho

các trạm thu di động. Vì các lý do này, hệ thống Eureka 147 DAB đã được phát triển và đã

được giới thiệu trên toàn cầu.

lOMoARcPSD|10435767

Hệ thống phát thanh số DAB (Digital Audio Broadcasting, thường được gọi là phát thanh

số) là một bước đổi mới thay thế cho các hệ thống phát thanh tương tự AM và FM. Hệ thống

phát thanh số được phát triển từ dự án Eureka 147/ DAB vào những năm 1990. Năm 1992,

DAB được thử nghiệm tại London với 4 trạm phát sóng. Năm 1995, DAB bắt đầu phát sóng

chính thức (BBC và Swedish Radio cùng phát sóng vào ngày 27/9/1995). Năm 1999, DAB

bắt đầu được thương mại hóa và đến năm 2000 đã xuất hiện các máy thu thanh số với giá cả

phải chăng.

Các ưu, nhược điểm của phát thanh số:

Một câu hỏi lớn khi nâng cấp hệ thống phát thanh được đặt ra là: Phát thanh số có ưu điểm

gì so với hệ thống phát thanh tương tự truyền thống? Sau đây là các ưu điểm nổi bật của phát

thanh số:

 Chất lượng âm thanh tốt như đĩa CD.

 Hoạt động tốt ở bất kì nơi nào: cho phép thu tín hiệu tốt ở nhiều nơi, kể cả trường hợp

máy thu là cố định (đặt ở nhà, cơ sở…) hay di động (trên tàu, xe…).

 Chất lượng dịch vụ tốt hơn, sóng được phủ đều.

 Có khả năng hiện thị tên các dịch vụ, danh sách kênh và lịch phát sóng. Không những

truyền âm thanh chất lượng cao mà còn truyền dữ liệu dưới dạng văn bản, hình ảnh

tĩnh và động.

 Tự động dò lại tần số các kênh.

 Khắc phục được các nhược điểm của phát thanh tương tự như can nhiễu, méo phađinh

trong truyền sóng.

 Sử dụng phổ tần số một cách hiệu quả.

 Độ méo tần số của phát thanh số ít hơn so với phát thanh analog.

1.2.2 Máy phát thu thanh số chuẩn DAB

Ngoài kỹ thuật số hóa tín hiệu, DAB hoạt động dựa trên 3 kỹ thuật chính, đó là: COFDM,

phối ghép và MUSICAM.

a. COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

 FDM: phân chia dữ liệu ra 1 loạt các sóng mang con, nếu một sóng bị phá hủy bởi

nhiễu hay đa đường thì vẫn có thể dùng các sóng khác để khôi phục lại thông tin ở

phía thu.

 Orthogonal: đảm bảo các sóng mang con không gây nhiễu cho nhau.

 Coded: dùng các mã sửa lỗi (Forward Error Correction) để giảm thiểu BER

OFDM

 Giải quyết được vấn đề lớn nhất của AM và FM là multipath (đa đường)

lOMoARcPSD|10435767

 Thêm các khoảng bảo vệ (guard interval) nên loại bỏ ảnh hưởng của việc chồng lấn

các ký hiệu (symbol)

 Cho phép sử dụng mạng đơn tần - Single Frequency Network (dùng 1 tần số duy nhất

cho hệ thống)

Coded OFDM

 Forward Error Correction: truyền nhiều dữ liệu hơn cần thiết để có thể khôi phục toàn

bộ dữ liệu ngay cả khi một phần bị mất (Mã xoắn và giải thuật Viterbi)  Đan xen: xen

kẽ dữ liệu để không gặp phải 1 chuỗi bit lỗi liền nhau

Hình 1.11: Trước khi đan xen dữ liệu và Sau khi đan xen dữ liệu

b. Phối ghép

• Giúp sử dụng hiệu quả tần số

• Phân phối tài nguyên một cách linh hoạt

c. Mã hóa âm thanh MUSICAM (Masking Pattern Universal Sub-band Integrated

Coding And Multiplexing.)

Hình 1. 12: Kỹ thuật mã hóa băng con (Sub-band coding)

Tín hiệu cần truyền chia ra nhiều băng nhỏ. Mỗi băng nhỏ này được phân tích và mã hóa

riêng biệt. Việc phân tích sẽ xác định xem cần bao nhiêu bit để mã hóa tín hiệu và quyết định

xem tín hiệu nào cần mã hóa âm thanh cảm nhận.

lOMoARcPSD|10435767

MUSICAM sử dụng kỹ thuật mã hóa âm thanh như MPEG-2. Điều này dựa trên đặc điểm

thính giác của tai người, đặc biệt là phổ và hiệu ứng che lấp của tai. Về bản chất mã hóa các

thành phần tín hiệu âm thanh mà tai con người sẽ nghe thấy và không mã hóa những thành

phần tần số mà tai người không nghe được.

Hiệu ứng che lấp của tai là hiệu ứng “mặt nạ” (masking effect). Cơ sở của hiệu ứng này là

như sau: khi ta nghe được một âm có cường độ là C thì ngưỡng nghe của tai sẽ thay đổi theo

như đường B, tức là trong khoảng tần số từ 0,5 KHz đến 5 KHz, sẽ có những âm có cường độ

nhỏ mà ta không thể nghe được (như âm D trên hình 1.13).

Hình 1.13: Hiệu ứng che lấp

Như vậy khi âm C khi đến tai người đã “che” đi một số âm ở các tần số lân cận có cường

độ nhỏ hơn nó, giống như khi nghe nhiều người nói thì sẽ có giọng của một số người mà ta

không thể nghe được, do chúng đã bị che đi bởi giọng của những người khác. Sử dụng hiệu

ứng này, khi truyền tín hiệu phát thanh, ta chỉ cần truyền những phần mà tai người có thể nghe

thấy được, tức là những phần không bị ảnh hưởng bởi Masking effcet, loại bỏ đi những phần

dư thừa.

1.2.2.1 Cấu trúc hệ thống theo chuẩn Eureka147

Cấu trúc hệ thống phát thanh số theo chuẩn Eureka147 được minh họa ở hình vẽ 1.14

dưới đây.

Hệ thống gồm 3 phần:

 Phần cung cấp dịch vụ phát thanh/ dữ liệu

 Phần cung cấp dịch vụ ghép kênh

 Phần cung cấp dịch vụ phát sóng

Phần cung cấp dịch vụ phát thanh/ dữ liệu là nơi sản xuất các chương trình phát thanh. Tại

đây tín hiệu âm thanh sẽ được thực hiện mã hóa âm thanh, tạo các PAD, tín hiệu dữ liệu sẽ

được đóng gói. Các tín hiệu này cùng với các dịch vụ khác sẽ được đưa đến khối ghép kênh.

Phần ghép kênh sẽ tạo ra tín hiệu có cấu trúc khung của tín hiệu phát thanh số DAB. Ngoài

ra còn đưa thêm các thông tin hỗ trợ cho điều khiển và trạng thái sau đó tín hiệu tổng hợp

được đưa đến phần phát sóng.

lOMoARcPSD|10435767

Phần phát sóng thực hiện mã hóa và điều chế OFDM cho các khung DAB và đưa đi phát

sóng.

Hiện tại EUREKA 147 đưa ra bốn chế độ khác nhau để áp dụng trong từng trường hợp

cụ thể:

- Chế độ I: Thích hợp cho mạng phủ sóng trên mặt đất do một tần số trên băng VHF.

- Chế độ II: Thích hợp cho sử dụng mạng một tần số ở khoảng giữa băng L và cho phát

thanh khu vực sử dụng một đài phát. khoảng tần số cách ly giữa các đài phát lớn cho

nên sự phân biệt thông tin giữa các đài phát cao và cho phép sử dụng anten hữu hướng.

- Chế độ III: Thích hợp với phương thức truyền qua cáp, qua vệ tinh, phủ sóng mặt đất

cho vùng lõm. Do đó có thể làm việc tại các tần số tới 3 GHz phục vụ tốt cho thu di

động. Phương thức này cho phép di pha lớn nhất.

- Chế độ IV: Cũng áp dụng cho băng L, cho phép dãn cách không gian giữa các đài phát

trong mạng một tần số lớn. Đồng thời ít bị ảnh hưởng khi thu trên xe ô tô chạy với tốc

độ cao.

Hình 1. 14: Mạng mẫu thiết lập theo chuẩn EUREKA 147

1.2.2.2 Cấu trúc khung tín hiệu DAB

Cấu trúc khung tín hiệu DAB là khác nhau đối với các chế độ truyền dẫn. Chu kỳ của một

khung truyền dẫn có thể bằng chu kỳ của một khung dữ liệu âm thanh là 24ms, hoặc có thể

là một số nguyên lần của 24ms.

lOMoARcPSD|10435767

Nul

TFP

FIC1

FIC2

FIC3

MSC

MSC2

……..

MSC71

MSC72

96ms (chế độ 1) hoặc 24ms (chế độ 2,3) hoặc 48ms (chế độ 4 )

Hình 1. 15: Cấu trúc khung tín hiệu DAB

Cấu trúc khung DAB gồm các symbol OFDM, các symbol này được taọ ra từ bộ ghép kênh,

bao gồm các CIF và FIB. Khung truyền dẫn gồm 3 phần: phần đồng bộ, phần kênh thông tin

nhanh FIC và phần kênh dịch vụ chính MSC.

Phần kênh thông tin nhanh FIC được cấu tạo từ các bloc thông tin nhanh FIB mang các dữ

liệu mô tả cấu trúc của tín hiệu MSC gồm: thông tin về cấu trúc của tín hiệu tổng hợp MCI,

thông tin về dịch vụ SI, thông tin về truy cập có điều kiện CA và thông tin kênh dữ liệu nhanh

FIDC. FIC được truyền đi với độ bảo vệ cao và không thực hiện kỹ thuật trải tín hiệu theo

thời gian.

Hình 1. 16: Cấu trúc kênh thông tin nhanh FIC

Phần kênh dịch vụ chính MSC là chuỗi các khung dữ liệu được xử lý theo thời gian CIF.

Mỗi CIF chứa 55296 bit, mỗi CIF có 864 CU được đánh số từ 0 đến 863. MSC được chia

thành các kênh phụ, mỗi kênh phụ chiếm giữ một số nhất định các CU, mỗi CU chỉ sử dụng

cho một kênh phụ.

MSC truyền dữ liệu theo 2 chế độ: truyền dẫn theo kiểu dòng dữ liệu và kiểu đóng gói.

Kiểu dòng dữ liệu thì tốc độ bit không đổi đối với mỗi kênh phụ, kiểu đóng gói áp dụng cho

trường hợp kênh phụ truyền đi thành phần của nhiều dịch vụ.

lOMoARcPSD|10435767

Khung DAB cho chế độ 2 có cấu trúc đơn giản nhất. Khung có độ dài 24ms, 2 symbol đầu

là dành cho đồng bộ, 3 symbol tiếp theo là các FIC mang thông tin về cấu trúc ghép, truyền

dẫn, 72 symbol còn lại là các MSC mang tin.

Các symbol OFDM trong khung DAB cho chế độ 2 có thời gian truyền là T

= 312µs. Riêng

symbol đầu tiên gọi là symbol null có thời gian truyền là 324 µs được dùng cho đồng bộ. Tín

hiệu được thiết lập bằng 0 ( hoặc gần bằng 0) trong suốt thời gian này để chỉ thị bắt đầu

khung. Hai symbol OFDM tiếp theo của SC là các TFPR.

Mỗi symbol OFDM mang 384 symbol DQPSK tương ứng với 768bit. 3 symbol OFDM của

FIC mang 2304bit. 72 symbol OFDM của MSC mang 55296bit. Như vậy tốc độ dữ liệu tương

ứng là 2.304Mbits

Khung DAB của chế độ 1 và 4 là giống nhau. Thời gian truyền của 2 khung lần lượt là

48ms, 96ms do số symbol trong các khung này gấp 2 và 4 lần khung DAB ở chế độ 2. Số bit

trong FIC và MSC cũng tăng tương ứng gấp 2 và gấp 4 so với khung DAB chế độ 2. Như vậy

tốc độ của khung DAB là không thay đổi.

Khung DAB chế độ 3 có thời gian truyền là 24ms. 8 symbol OFDM mang FIC, 144 symbol

OFDM mang MSC. Tốc độ dữ liệu của FIC gấp 4/3 so với các chế độ khác. MSC luôn có

cùng tốc độ.

Chế

độ

Phạm vi

tần số

Bước

sóng

mang

Symbol

COFDM

Sử

dụng

cho

Khoảng

cách ký

hiệu( )

Khoảng

thời

bảo vệ(

gian

)

Độ dài

khung

Băng III

(VHF)

1536

SFN

1000

246

96ms;

76symbol

Băng L

(<1,5 GHz)

384

MFN

250

24ms;

76symbol

Băng L

(< 3GHz)

192

Vệ

tinh

125

24ms;

152symbol

Băng L

(<1,5GHz)

768

SFN

500

123

48ms;

76symbol

Bảng 1. 2: Bảng tổng hợp các chế độ truyền dẫn của DAB

1.2.2.3 Máy phát thanh số chuẩn DAB

Tiêu chuẩn này do EBU của Châu Âu đưa ra và năm 1992 được ITU công nhận là tiêu chuẩn

cho phát thanh số. Hệ thống làm việc ở dải tần số từ 30 MHz đến 3 GHz.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 1. 17: Sơ đồ máy phát thanh số chuẩn DAB

a. Khối mã hóa nguồn

 Thực hiện xử lý tín hiệu âm thanh số theo chuẩn nén MPEG-1 Layer-2 và MPEG-2

Layer-2, tốc độ bit có thể thay đổi từ 8 Kps đến 384 Kbps.

 Truyền dữ liệu: có thể truyền các luồng data riêng biệt hoặc đóng gói.

 Truyền các dữ liệu liên quan đến chương trình PAD bằng cách gắn vào luồng dữ liệu

âm thanh. Tốc độ thấp nhất là 667bps và có thể thay đổi theo mã tín hiệu âm thanh

được sử dụng.

 Truy cập dữ liệu có điều kiện CA phục vụ cho các mục đích thương mại.

 Truyền thông tin dịch vụ SI: Thông tin giúp cho người sử dụng lựa chọn chương trình.

Ngoài ra SI còn liên kết với các dịch vụ trong phạm vi cùng một kênh tín hiệu tổng

hợp và các dịch vụ của các tín hiệu tổng hợp (Esemble) khác, đồng thời có thể liên kết

với các nhà cùng cấp dịch vụ trên FM hoặc AM.

b. Mã hoá kênh

Dữ liệu của chương trình được trải ra, sắp xếp theo mã và chèn theo thời gian. Để trải dữ liệu

ra thành các chuỗi bít ngẫu nhiên mang nội dung tương ứng cần có dữ liệu sắp xếp tín hiệu

DAB. Mã sắp xếp thực hiện xử lý bằng cách đưa thêm các dữ liệu phụ giúp cho máy thu nhận

biết và loại trừ tốt các sai sót do truyền dẫn. Đối với tín hiệu âm thanh, một vài thành phần

trong khung âm thanh ít bị ảnh hưởng bởi sai lỗi truyền dẫn hơn các thành phần khác cho nên

có thể giảm số lượng dữ liệu phụ. Chế độ này gọi là chống sai lỗi không cân bằng – Unequal

Error Protection (UEP).

c. Điều chế OFDM

Sử dụng phương thức điều chế OFDM yêu cầu việc truyền dẫn dữ liệu với tốc độ cao phù

hợp cho các máy thu di động, xách tay và cố định, đặc biệt là trong môi trường truyền sóng

phức tạp. Kiểu điều chế này được thực hiện bằng cách chia thông tin ra thành nhiều khoảng

nhỏ, sử dụng sóng mang riêng biệt để mã hoá, sau đó đưa chúng vào kênh truyền dẫn.

lOMoARcPSD|10435767

1.2.2.4 Máy thu thanh số chuẩn DAB

Tín hiệu DAB từ anten vào được xử lý trong khối mạch vào, lọc và trộn với tần số

trung gian hoặc trực tiếp biến đổi về băng gốc. Tín hiệu băng gốc này sau đó được giải điều

chế OFDM bằng cách dùng kỹ thuật FFT. Mỗi sóng mang con sau đó được giải điều chế

DQPSK và giải sắp xếp trong miền tần số và thời gian. Khối giải mã kênh thực hiện giải mã

Viterbi, loại bỏ các mã dư thừa đã thêm vào tại phía phát để giảm lỗi trên đường truyền. Sau

khi tín hiệu audio được đưa đến khối giải mã audio, dữ liệu được đưa đến khối giải mã dữ

liệu.

Hình 1.18: Sơ đồ khối máy thu thanh số chuẩn DAB

1.2.3 Các chuẩn phát thanh số

Hiện nay trên thế giới đang cùng tồn tại một số tiêu chuẩn về phát thanh số. Các tiêu chuẩn

này đều được công nhận là chuẩn quốc tế.

 EUREKA 147 Digital Audio Broadcasting (DAB).

 Digital Radio Mondiale (DRM).

 IBOC.

 ISDB – T (Japan).

1.2.3.1 Phát thanh số DRM (Digital Radio Mondiale)

Năm 2000, chuẩn DRM được viện ETSI phát triển dùng cho các dải băng tần từ 30KHz –

30MHz cho sóng trung và sóng ngắn. Phương thức điều chế: COFDM, kỹ thuật mã hóa âm

thanh kiểu MPEG- 4AAC, tốc độ bit xấp xỉ 10-20Kb/s.

Dưới đây là sơ đồ khối máy phát thanh số theo tiêu chuẩn DRM.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 1. 19: Sơ đồ khối máy phát thanh số theo tiêu chuẩn DRM

Cấu trúc khung tín hiệu DRM gồm:

 MSC: kênh dịch vụ chính (điều chế 16 QAM, 64 QAM)

 FAC: kênh thông tin nhanh (QPSK)

 SDC: kênh dịch vụ (QPSK/16QAM)

Hình 1. 20: Cấu trúc khung, siêu khung tín hiệu DRM

1.2.3.2 Phát thanh số chuẩn DMB (Digital Multimedia Broadcasting)

DMB là phương thức truyền hình ảnh đa phương tiện, radio, Internet và truyền hình

đến các thiết bị di động thông qua hệ thống radio số. Nó có thể truyền qua cả DMB-S và

DMB-T.

DMB được giới thiệu ở Hàn Quốc vào năm 2005. Nó có thể hoạt động trên băng tần VHF

và UHF.

DMB được thiết kế để cung cấp dịch vụ đa phương tiện nhắm đến đối tượng khách hàng di

động. Với hệ thống DMB, khách hàng có thể thu được các chương trình truyền hình, phát

thanh và các dịch vụ dữ liệu khác khi di chuyển với tốc độ cao như trên ôtô, tầu hoả, xe

điện…Do được phát triển từ hệ thống phát thanh số E147 nên việc thiết lập hệ thống DRM

lOMoARcPSD|10435767

tương đối đơn giản, chỉ cần bổ xung thêm thiết bị mã hoá video và hệ thống thiết bị phát thanh

số E147 hiện có.

Hình 1.21: Sơ đồ khối hệ thống DMB (E147)

Với sự phát triển nhanh chóng của điện thoại di động và máy tính cá nhân, người ta hy vọng

rằng phát thanh số với công nghệ DMB sẽ có điều kiện phát triển nhanh chóng.

1.2.3.3 Chuẩn IN- BAND/ON- CHANNEL (IBOC)

IBOC là phương thức lai ghép giữa truyền tín hiệu radio số và tín hiệu radio analog đồng

thời trên phổ tần của analog. IBOC xuất phát từ Mỹ và hiện đang được thử nghiệm tại một số

vùng của Châu Âu.

Quy định mới nhất của IBOC, áp dụng chuẩn nén MPEG- 2AAC. Đối

với băng FM

• IBOC cho phép trên cùng một tần số phát đồng thời chương trình Audio số và Audio

tương tự.

• Tốc độ mã âm thanh 96kbps hoặc 128 kbps.

• Kỹ thuật điều chế OFDM.

• Tốc độ truyền dữ liệu > 64 Kbps trong đó:

Với dữ liệu liên quan đến chương trình (PAD) là 8 kbps.

- Dữ liệu phụ: Bị giới hạn bởi quá trình mã hoá Audio là từ 2 đến 32 kbps.

- Dữ liệu chuẩn đưa vào là 64 Kbps (Dữ liệu được phân bổ).

Đối với băng AM

• Băng tần với dải thông của RF 30KHz.

• Tốc độ mã Audio 48-32-16 Kbps.

Vấn đề của IBOC phải giải quyết là giao thoa giữa các thành phần với tín hiệu Radio.

lOMoARcPSD|10435767

Khi giải quyết vấn đề giao thoa tín hiệu, phổ tần số 18Khz (20Khz) đối với AM và 200Khz

đối với FM của phát thanh tương tự hiện nay là không thích hợp. Tuy nhiên hệ thống Next –

generation IBOC sử dụng thủ thuật xử lý theo thời gian “ Time diversity” để đạt được tính

thích hợp với phổ tần đã quy định của tương tự. Điều này tăng khả năng khắc phục sự tác

động qua lại giữa các thành phần tín hiệu và sự tắc nghẽn khi truyền tín hiệu trong một khoảng

thời gian ngắn từ 1-5s. USADR sử dụng “Time diversity” cho chèn mã sửa sai nhằm loại trừ

khả năng giao thoa của tín hiệu Audio.

Mặt khác khi phát đồng thời cả analog và digital sẽ có sự hỗ trợ giống như “Time diversity”

đó là: nếu chương trình digital có lỗi thì máy thu có thể lấy tín hiệu âm thanh của chương trình

analog chèn vào do đó sẽ không xảy ra mất tín hiệu.

Hiện tại IBOC đang có ưu thế ở băng tần FM.

1.2.3.4 BST - OFDM ISDB (Japan)

ISDB bắt nguồn từ phòng thí nghiệm nghiên cứu kỹ thuật và khoa học NHK ở Nhật. Hệ

thống này được cấu hình cho việc truyền hình ảnh, âm thanh và các dịch vụ đa phương tiện

qua vệ tinh và mặt đất. Với hệ thống ISDB mặt đất (ISDB-T) điểm quan trọng nhất là có thể

thu di động trong mạng SFN bằng cách áp dụng điều chế OFDM.

Để phối hợp hoạt động giữa phát thanh, truyền hình số và mạng viễn thông, Nhật đã đưa ra

giao diện trao đổi dữ liệu theo chuẩn MPEG - 2 để dồn kênh tín hiệu, đặc biệt sử dụng điều

chế OFDM với kiểu điều chế số QPSK, DQPSK, 16 QAM và 64QAM.

Tín hiệu truyền dẫn được tổ chức vào một số nhóm trong khối OFDM (Gọi là “Segment”

có dải thông 432 KHz). Các tín hiệu đồng bộ và các thông số truyền dẫn như dạng điều chế

và xác định lỗi có thể chỉ ra từng segment cho mỗi nhóm segment OFDM, vì vậy nó có thể

đạt tới 4 mức phân cấp (Layer) khác nhau cho việc thiết kế trong kênh.

Hệ thống này với các chức năng đã được giới thiệu nhằm đảm bảo các dịch vụ phát thanh,

truyền hình linh hoạt thể hiện như sau:

• Có thể phát truyền hình có độ phân giải cao.

• Cung cấp các dịch vụ đa phương tiện và các dịch vụ liên kết.

• Có thể sử dụng thiết bị thu di động với chất lượng âm thanh, hình ảnh và dữ liệu cao.

• Nhờ các Layers mà việc truyền dẫn các tín hiệu có thể thực hiện đồng thời trên 1 kênh

phục vụ cho các thiết bị thu di động và cố định.

Hệ thống được khuyến nghị này đưa ra dải thông chuẩn là 5,6 MHz và thêm một vùng

432KHz, nên tổng cộng là 6 MHz. Tuy nhiên, nó có thể kéo dài tới 7 đến 8 MHz mà không

gặp bất kỳ khó khăn gì vì khi đó chỉ việc thêm các segment.

lOMoARcPSD|10435767

1.2.3.5 So sánh giữa các chuẩn

 Chất lượng tín hiệu: Chuẩn DAB có hiệu quả cho thu di động, đặc biệt ở tốc độ, chuẩn

DRM, HD-Radio sẽ phù hợp đối với các dịch vụ sóng ngắn, sóng trung.

 Khả năng phục vụ: Tiêu chuẩn DAB có ưu điểm về số lượng chương trình phát trên

một kênh, khả năng truyền dữ liệu và cung cấp các dịch vụ gia tăng, trong khi đó tiêu

chuẩn DRM, HD-Radio ưu việt hơn các tiêu chuẩn khác ở khả năng tận dụng cơ sở hạ

tầng.

 Hiệu quả phổ tần số: Tiêu chuẩn DRM, HD-Radio cho phép tận dụng toàn bộ phổ tần

số hiện đã giành cho phát thanh, Tiêu chuẩn E 147 yêu cầu phân bổ phổ tần mới cho

dịch vụ phát thanh - băng III VHF và băng L.

 Khả năng phủ sóng: Hệ thống DRM, HD-Radio phủ sóng tốt cho những vùng rộng

lớn, địa hình phức tạp, đối với các địa hình phức tạp, tiêu chuẩn DAB không thể phủ

sóng tốt, DAB phù hợp vùng đồng băng tập trung đông dân cư.

 Hiệu quả kinh tế: Xét về ngắn hạn DRM, HD-Radio hiệu quả hơn do tận dụng được

cơ sở hạ tầng, tuy nhiên xét về lâu dài DAB hiệu quả hơn.

 Như vậy, không có tiêu chuẩn nào chiếm ưu thế tuyệt đối, xu hướng các nước chấp

nhận sự đa dạng tiêu chuẩn công nghệ, do mỗi tiêu chuẩn có những ưu điểm riêng tùy

theo mục đích, đối tượng và yêu cầu sử dụng.

1.3 Kết luận chương 1

Chương 1 đã trình bày các nội dụng cơ bản về kỹ thuật phát thanh tương tự và phát

thanh số. Trong đó, phần kỹ thuật phát thanh tương tự AM và FM được trình bày với những

lý thuyết cơ bản về điều chế AM, FM và các hệ thống thu phát thanh AM, FM. Phần phát

thanh số giới thiệu các đặc điểm kỹ thuật cơ bản như OFDM, COFDM, mã hóa kênh và các

hệ thống phát thanh số như EUREKA 147, DRM, DMB,...

Ôn tập chương 1

1. Phân tích ưu nhược điểm của phát thanh số so với phát thanh analog.

2. Vẽ sơ đồ phát/thu và trình bày chức năng các thành phần của hệ thống phát thanh số

chuẩn DAB

3. Một máy phát thanh FM phát đi tín hiệu với f

= 60kHz và f

m(max)

= 15kHz. Nếu biên độ

của sóng mang là 25V, xác định số lượng các thành phần tần số biên để đảm bảo 98%

công suất tập trung ở tần số sóng mang và các thành phần tần số biên. Vẽ biểu diễn phổ

của tín hiệu điều chế nói trên và xác định băng tần yêu cầu?

4. Một tín hiệu AM có biên độ 30V, tần số 120 kHz và được điều chế bởi một tín hiệu hình

sin 10 kHz với hệ số điều chế (m) 90%. Vẽ biểu diễn phổ của tín hiệu điều chế nói trên.

Xác định băng tần yêu cầu. Tính toán các công suất liên quan tương ứng với tải 50

ohm?

lOMoARcPSD|10435767

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TỰ

2.1 Giới thiệu

Truyền hình có nghĩa là “nhìn ở xa”. Quá trình quảng bá này được thực hiện khi các giá trị

ánh sáng trong một “cảnh” được chuyển đổi bởi máy quay phim (camera) thành các tín hiệu

điện thay đổi tương ứng. Những thay đổi ở dạng điện áp hoặc dòng điện này hình thành nên

tín hiệu video. Cảnh quay dưới dạng tín hiệu video sẽ được truyền đến máy thu. Ở máy thu,

tín hiệu video sẽ được tập hợp trở thành hình ảnh trên màn hình của ống màn hình tivi. Hình

ảnh có thể là màu đen-trắng hoặc ảnh màu. Hình 2.1 minh họa các thành phần của một ống

màn hình màu.

Hình 2. 1: Hình ảnh được tái tạo trên màn hình quang của màn hình màu; Ba chùm electron được

sử dụng là đỏ- xanh lá cây- xanh lam (R-G-B)

Vào thời điểm truyền hình phát triển, phát thanh, dĩ nhiên đã tồn tại, nhưng chỉ với âm thanh.

Truyền hình đã được phát triển để trình chiếu các hình ảnh giải trí và các chương trình thời

sự. Cả phát thanh và truyền hình là hai ví dụ điển hình của truyền thông không dây.

Phát thanh và truyền hình thương mại vẫn còn quan trọng, nhưng đến ngày nay, cũng có

thêm nhiều dịch vụ mới xuất hiện. Ví dụ như truyền hình cáp, máy ghi video (VCR), truyền

hình vệ tinh, video games, đĩa video, rạp hát tại nhà, và cuối cùng nhưng không kém hơn, đó

là màn hình máy tính. Tất cả các ví dụ trên đều sử dụng nguyên lý cơ bản của tín hiệu video.

2.1.1 Tín hiệu video và tín hiệu truyền hình quảng bá

Có rất nhiều ứng dụng cho âm thanh, video, truyền hình, và tín hiệu radio. Video là một từ

tiếng Latin có nghĩa là "tôi thấy". Tương tự như vậy, âm thanh có nghĩa là "tôi nghe thấy".

Video tương ứng với ánh sáng còn âm thanh tương ứng với tiếng động. Sự so sánh này được

minh họa trong Hình 2.2. Với hệ thống âm thanh cụ thể hơn trong hình 2.2a, microphone biến

đổi sóng âm thanh tương ứng thành tín hiệu điện. Loa nhận được tín hiệu âm thanh của các

thiết bị đầu vào, hoặc kết nối trực tiếp như một phần của một hệ thống truyền thanh không

dây. Sau đó, loa phát lại âm thanh gốc (như chúng ta sẽ nghe nó ở micro).

lOMoARcPSD|10435767

Trong hình 2.2b, Máy thu video chuyển đổi ánh sáng đầu vào thành các tín hiệu video.

Máy quay ghi lại video và Micro thu lại tiếng. Tại đầu cuối của hệ thống video, máy phát

hình chuyển đổi điện tín hiệu video từ đầu vào thành ánh sáng tại đầu ra. Các thông tin

video được tái tạo trên màn hình của máy phát (như cảnh chúng ta thấy khi thu hình).

Hình 2.2: Phương thức sử dụng âm thanh hình ảnh ở tín hiệu điện

(a) Tín hiệu âm thanh; (b) Tín hiệu hình ảnh

Bởi vì một hình ảnh truyền hình vốn có dạng được ghép lại nên nó có thể bị phá vỡ, trôi

theo chiều ngang, hoặc cuộn theo chiều dọc trên màn hình. Chỉ khi các cấu trúc điểm và dòng

chính xác, chúng ta mới có thể thấy một hình ảnh hoàn chỉnh, ổn định.

VIDEO KHÁC GÌ VỚI ÂM THANH

Trong video, mỗi hình ảnh sáng cho một vùng nhỏ đã được chuyển đổi thành tín hiệu điện

tại thời gian xác định. Sau đó, các tín hiệu video được tạo ra bởi ống máy quay bao gồm các

biến thể tuần tự theo thời gian cho các khu vực khác nhau. Do đó, việc quét là cần thiết trên

toàn bộ hình ảnh theo từng điểm một. Nó quét từ trái sang phải theo từng dòng, từ trên xuống

dưới. Quá trình quét rất nhanh, mỗi đường ngang chỉ mất 63,5 micro giây (µs). Do sự biến

đổi nhanh chóng, các tín hiệu video có tần số cao, lên đến khoảng 4 MHz.

Hơn nữa, các thủ tục quét yêu cầu các xung đồng bộ được sử dụng cùng với các tín hiệu

video, theo thứ tự thời gian quét tại phía phát và phía thu video. Tại các ống hình ảnh, từng

vùng nhỏ của ánh sáng và màu sắc, được tập hợp lại ở vị trí chính xác để tạo ra hình ảnh hoàn

chỉnh.

TÍN HIỆU BĂNG GỐC VIDEO VÀ ÂM THANH

Đối với tín hiệu video hoặc tín hiệu âm thanh, phạm vi tần số biến thiên được gọi là băng

gốc. Các tần số tương ứng với các thông tin hình ảnh hay âm thanh mong muốn, mà không

cần phức tạp hơn (như mã hóa cho các hàm đặc biệt, hoặc điều chế cần thiết cho phát quảng

bá các tín hiệu).

lOMoARcPSD|10435767

Trong các hệ thống âm thanh, các tần số băng gốc từ 20 đến 20.000 Hertz (Hz), mặc dù

khoảng 50 đến 15.000 Hz được sử dụng cho âm thanh phát sóng.

Trong các hệ thống video, các tần số băng gốc trong phạm vi tần số từ 0 Hz đến 4

MHz.

Tín hiệu âm thanh băng gốc có thể được kết nối với loa để tạo âm thanh mong muốn.

Tương tự như vậy, tín hiệu video băng gốc có thể được đưa vào một ống hình ảnh để tạo

lại hình ảnh mong muốn.

Lý do cho việc chuyển đổi thông tin âm thanh và hình ảnh thành tín hiệu điện băng

gốc là vì tín hiệu âm thanh và video có thể được khuếch đại không giới hạn. Hơn nữa, xử

lý tín hiệu bằng mạch điện tử là dễ dàng và thuận tiện cho nhiều mục đích khác nhau. Lý

do cho điều chế là để phát sóng tín hiệu băng gốc.

CÁC TÍN HIỆU PHÁT THANH

Trong truyền dẫn radio không dây (phát thanh), tín hiệu âm thanh băng gốc được sử dụng

để điều chế tần số sóng mang radio (RF). Điều chế là cần thiết bởi vì các tần số âm thanh quá

thấp cho việc bức xạ hiệu quả. Hơn nữa, nhà cung cấp dịch vụ khác nhau sử dụng các tần số

khác nhau cho các trạm khác nhau. Máy thu có thể được điều chỉnh cho mỗi tần số sóng mang

khác nhau. Tại máy thu, tín hiệu RF được giải điều chế để khôi phục lại thông tin âm thanh

ban đầu.

CÁC TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH

Ý tưởng về phát tín hiệu trong truyền hình cũng tương tự như trong phát thanh. Tín hiệu

video băng gốc được điều chế với một sóng mang tần số cao để cung cấp cho truyền dẫn

không dây. Tại máy thu, bộ tách video khôi phục các tín hiệu video gốc. Phát sóng truyền

hình rất giống phát thanh, ngoại trừ việc điều chế video được sử dụng cho các tín hiệu hình

ảnh còn tín hiệu âm thanh cũng được truyền tải trên một sóng mang riêng biệt.

Tất cả các hệ thống này đòi hỏi các sóng vô tuyến điện từ để truyền. Khi phát sóng truyền

hình, điều chế biên độ (AM) được sử dụng cho các tín hiệu hình ảnh, điều chế tần số (FM)

được sử dụng cho các tín hiệu âm thanh. Các anten truyền phát sóng truyền hình theo phân

cực ngang. Do đó các anten tại máy thu truyền hình cũng nên theo phân cực ngang để việc

nhận tín hiệu đạt hiệu quả tối đa.

2.1.2 Truyền hình quảng bá

2.1.2.1 Hệ thống truyền hình quảng bá

Khái niệm quảng bá (Broadcast) có nghĩa là gửi đi theo tất cả mọi hướng. Theo hình 2.3,

các anten truyền bức xạ sóng điện từ có thể được thu bởi anten thu. Máy phát hình có hai chức

năng: truyền âm thanh và hình ảnh. Hai tín hiệu hình ảnh AM và tiếng FM được phát từ anten

phát xạ thường. Khu vực phục vụ khoảng 75 dặm (121 km) theo mọi hướng từ máy phát.

Phạm vi này do đặc tính lan truyền của sóng vô tuyến VHF và UHF quyết định.

lOMoARcPSD|10435767

Trong truyền tải hình ảnh, đèn thu hình (camera tube) chuyển đổi hình ảnh ánh sáng thành

tín hiệu video. Các đèn thu hình là một ống tia âm cực (CRT) với một tấm hình quang điện

và súng bắn tia điện tử gắn trong lớp vỏ thủy tinh chân không. Một loại phổ biến là đèn thu

hình vidicon, minh họa trên hình 2.4a. Về cơ bản, đèn thu hình có một ảnh quang của hình

ảnh trên tấm quang điện của nó, hình ảnh này được quét theo hàng ngang bởi chùm electron.

Quá trình quét thực hiện từ trái sang phải và từ trên xuống dưới, được quan sát bởi camera.

Phải mất 54 giây để quét toàn bộ khung hình, bao gồm tổng cộng 525 dòng quét.

Hình 2.3: Sơ đồ khối của hệ thống truyền hình vô tuyến

Trong trường hợp này, như với hầu hết các ứng dụng khác, một thiết bị thay thế chất bán

dẫn đã thay thế đèn thu hình. Các bộ chuyển đổi chất bán dẫn hiện nay đang được sử dụng

trong các máy quay video và máy quay phim được biết đến như một dụng cụ ghép điện tích

CCD (Charge-Coupled Device).

Các thiết bị này hoạt động ở điện áp thấp, trọng lượng nhỏ, hiệu năng tốt và cực kỳ nhẹ.

Một bộ chuyển đổi có hàng trăm nghìn điểm ảnh (các phần tử hình ảnh) tạo ra tín hiệu video

đầu ra với độ phân giải cao. Một camera nhận thiết bị CCD điển hình - minh họa trên hình

2.4b. Đầu ra của những bộ phận thu này là sự nối tiếp của những thay đổi về điện – tín hiệu

của video – tương ứng với thông tin bức ảnh. Tín hiệu video được khuếch đại và các xung

đồng bộ được thêm vào. Điều chế biên độ của sóng mang hình ảnh tạo ra tín hiệu ảnh

AM.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 2.4: Ống Vidicon máy quay - Độ dài 6 inch (152,4mm)

Anten thu chặn hai tín hiệu sóng mang âm thanh và hình ảnh. Tín hiệu được khuếch đại sau

đó giải điều chế để lấy lại tín hiệu điều chế ban đầu. Đầu ra bộ tách sóng video bao gồm tín

hiệu video cần thiết để tái tạo lại hình ảnh.

Hình 2.5: Thiết bị cảm biến liên kết điện tích CCD được thay thế cho các thiết bị phân tích ảnh

Tín hiệu video sau giải điều chế được khuếch đại đủ để điều khiển lưới catôt của màn hình.

Trên hình 2.5, màn hình tương tự với CRT được dùng trong máy hiện sóng. Các tấm mặt kính

ở phía trước có một lớp huỳnh quang phủ bên trong bề mặt của nó. Phần cổ hẹp có chứa súng

điện tử. Khi chùm electron va đập vào màn hình photpho, ánh sáng được phát ra. Trong trường

hợp của màn hình đèn ống màu, có ba súng điện tử để tạo ra ánh sáng đỏ, lục và lam.

Giả sử rằng điện áp tín hiệu video làm điện áp lưới điều khiển catôt bớt âm. Sau đó dòng

điện chùm tăng lên làm cho vị trí của ánh sáng sáng hơn. Ánh sáng đầu ra cực đại là đỉnh

trắng trong hình.

Với trường hợp ngược lại, điện áp âm làm giảm chùm dòng điện và độ sáng nhiều hơn. Khi

lưới điện áp đủ âm để tắt chùm dòng điện, không có ánh sáng ở đầu ra. Giá trị này tương ứng

với màu đen trên màn hình.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 2.6: Màn hình CRT điển hình, ống phóng chùm tia điện tử ở gần cổ màn hình; Có 3 màu bắt

buộc là Đỏ, Xanh lá cây, Xanh lam

Sơ đồ khối trên hình 2.3 minh họa một hệ thống đơn sắc. Trong ti vi màu, một camera màu

và một đèn hình màu được sử dụng. Camera màu cung cấp tín hiệu video cho tín hiệu hình

ảnh đỏ, lục, lam. Tương tự, đèn hình màu tái tạo hình ảnh đỏ, lục, lam với tất cả sự pha trộn

màu sắc của nó, bao gồm cả màu trắng.

2.1.2.2. Các kênh truyền hình quảng bá

Truyền hình sử dụng một dải tần số nhất định để thực hiện phát quảng bá. Mỗi chương

trình được truyền trên một kênh, mỗi kênh xác định một khoảng tần số nhất định trong dải

tần quy định. Các dải tần từng kênh phải phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế và sự phân chia của

từng quốc gia.

Dải tần dành cho truyền hình quảng bá từ 47MHz đến 900MHz. Toàn bộ dải được chia

thành băng tần UHF và VHF. Băng tần VHF có tần số từ 30 300MHz, Băng tần UHF có tần

số từ 300 3000MHz.

Các băng tần này được chia thành các kênh theo thứ tự nhất định. Mỗi kênh có độ rộng đủ

lớn để truyền được một chương trình truyền hình. Bảng 2.1 (Phụ lục A) phân bố kênh theo

tiêu chuẩn OIRT (tiêu chuẩn truyền hình đen trắng).

lOMoARcPSD|10435767

Hình 2.7:Kênh truyền hình theo tiêu chuẩn FCC

Theo tiêu chuẩn OIRT dải tần dùng cho truyền hình quảng bá là từ 48MHz đến

960MHz, được chia làm 5 dải băng tần được đánh số I, II, III, IV, V. Dải tần từng băng như

• Dải băng I: 48 64 MHz.

• Dải băng II: 76 100 MHz.

• Dải băng III: 174 230 MHz.

• Dải băng IV: 470 606 MHz. Dải băng V: 606 958 MHz.

Dải thông mỗi kênh là 8 MHz, khoảng cách giữa tải tần hình và tải tần tiếng là 6,5 MHz.

Bảng 2.2 (Phụ lục A) phân bố kênh theo tiêu chuẩn CCIR. Độ rộng mỗi kênh là 7MHz,

khoảng cách tải tần hình và tải tần tiếng là 5,6MHz.

Hình 2.6 là đặc tuyến biên độ tần số của một kênh truyền hình theo tiêu chuẩn FCC. Dải

thông mỗi kênh là 6MHz, khoảng cách tải tần hình và tải tần tiếng là 4,5MHz. Tần số sóng

mang hình cách giới hạn dưới của kênh là 1,25MHz.

Sóng mang hình được điều chế biên độ bởi tín hiệu hình. Sóng mang tiếng được thực hiện

điều tần. Công suất phát tiếng bằng khoảng 10 đến 20% công suất phát hình.

lOMoARcPSD|10435767

2.1.3 Hoạt động của studio truyền hình

Trong những ngày đầu của truyền hình, hầu hết các chương trình “trực tiếp”, và mỗi đài

phát sử dụng một phòng thu để tạo ra chương trình riêng của mình. Mạng lưới cung cấp dữ

liệu là nguồn cung cấp các chương trình bao gồm các khu vực khác nhau ngoài quốc gia.

Các mạng lớn ngày nay Đài phát thanh truyền hình Columbia (CBS), Đài phát thanh truyền

hình Mỹ (ABC), Đài phát thanh truyền hình quốc gia (NBC), và Fox (FOX) (cùng với nhiều

đài đặc biệt tham gia & dịch vụ cáp).

Sự phân bố của mạng chương trình có thể được quản lý theo nhiều cách. Gửi tín hiệu qua

kết nối đồng (các đường dây của công ty điện thoại) là một phương thức và các đường dẫn

viba là một phương thức khác. Nhiều Đài nhận được nguồn cấp dữ liệu mạng lưới của họ

thông qua vệ tinh ở Hình 2.7. Chú ý rằng các đài có một số anten thu vệ tinh, bắt được tín

hiệu từ các vệ tinh khác nhau (chi tiết về truyền hình vệ tinh sẽ được đề cập ở những nội dung

sau).

Hình 2.8: Nguồn cấp dữ liệu vệ tinh

ĐƯỜNG TRUYỀN PHÁT (Studio Transmitter Link)

Thông thường tại nhà đài nơi bắt nguồn các tín hiệu hình ảnh và âm thanh và các máy thu

băng được đặt nằm giữa một khu vực thuận tiện cho những người sản xuất chương trình.

Hoặc chương trình có thể phát sinh bên ngoài nhà Đài. Ngược lại, máy phát đặt tại các vị trí

cao, thường là ở tòa nhà cao nhất, hoặc trên một tòa tháp có thể cao hơn 1000 feet. Đôi khi

tháp sẽ được đặt trên một đỉnh núi hoặc một điểm cao trong khu vực, tránh xa các tòa nhà cao

tầng và sân bay.

Tín hiệu hình ảnh và âm thanh băng cơ sở được gửi đến máy phát bởi các đường truyền

viba hoặc bằng hệ thống cáp băng rộng được cung cấp bởi điện thoại nội hạt. Đường truyền

cáp quang là một phương pháp tốt nhất cho việc cung cấp các tín hiệu. Trong nhiều trường

hợp máy phát có liên kết viba riêng, đó là STL. Máy phát sử dụng anten viba, thiết đặt tại nhà

Đài và địa điểm phát. Các anten viba trên cột thu ở Hình 2.8 phục vụ mục đích này. Hệ thống

STL hoạt động ở các băng tần 2 và 12 GHz, được chỉ định cho các nhà đài bởi FCC.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 2.9: Anten chảo sóng cực ngắn (viba) được sử dụng để truyền tải; Tháp anten có độ cao vài

trăm feet

THU THẬP TIN TỨC ĐIỆN TỬ (Electronic News Gathering)

Khi máy ghi băng hình (VCR) đã được nâng cấp để đáp ứng yêu cầu phát sóng tối thiểu,

hệ thống thu thập tin tức điện tử phát triển. Nó bao gồm một máy quay phim xách tay (máy

quay TV và VCR). Máy quay này được thiết kế nhỏ gọn. Chiếc máy ảnh này hoạt động từ

nguồn pin lưu trữ. Hệ thống nguồn đưa tới vị trí của máy quay xách tay. Các tín hiệu từ các

đơn vị ENG có thể dùng ngay lập tức. Băng này có thể được chuyển giao cho nhà Đài để phát

lại sau, hoặc tín hiệu hình ảnh, âm thanh có thể được chuyển tiếp bởi một đường truyền viba

để cho phủ sóng trực tiếp. Một số hệ thống kỹ thuật số được sử dụng với một máy tính (máy

tính cá nhân) và một modem để gửi video trở lại phòng thu. Trong tương lai gần, lĩnh vực này

sẽ là đơn vị kỹ thuật số "không băng".

EFP– Electronic Field Production

Hệ thống EFP giống như ứng dụng của ENG, cùng một loại nhỏ gọn, thiết bị quay xách

tay.Tuy nhiên, mục đích của EFP là để tạo ra một chương trình giải trí tại địa điểm khác nhau

ngoài phòng thu. Hai ví dụ sẽ là một chương trình tài liệu hoặc một cuộc phỏng vấn tại nhà

của một ai đó.

CHUYỂN MẠCH VÀ TRỘN (Switching and Mixing)

Tất cả máy quay và băng video được khóa bởi một máy phát đồng bộ hóa, nên việc quét như

nhau cho tất cả các nguồn. Phương pháp này cho phép chuyển mạch điện tử giữa các chương

trình VTR (Video Tape Recorders), đường cung cấp dữ liệu, thiết bị cassette lưu trữ chương

trình quảng cáo. Không có sự xáo trộn khi bạn xe hình ảnh vởi vì chuyển mạch thực hiện

trong khoảng thời gian trống chuyển dọc. Màn hình có màu đen trong thời gian này, trong khi

truy hồi quét chùm tia điện tử từ dưới lên trên cùng của khung. Thời gian trống thẳng đứng

tương đối lâu, khoảng 1300 ps.

Trong một đài nhỏ, chuyển đổi được thực hiện bằng tay tại trung tâm điều khiển. Đối với

các hoạt động mạng lưới rộng lớn, mặc dù, chuyển đổi sẽ hoàn toàn được kiểm soát bởi máy

tính, ngay cả với việc chèn quảng cáo. Đó là thực tế phổ biến khi sử dụng một cặp máy phát

băng. Nếu một VTR lỗi, các thiết bị khác chuyển mạch tự động.

lOMoARcPSD|10435767

BIÊN TẬP ĐIỆN TỬ

Chuyển động ảnh của phim sẽ được thay đổi bằng máy, cắt phim và nối hai đầu ở phần

tiếp giáp khung. Tuy nhiên băng video không được biên tập bằng điện tử. Băng không bao

giờ được cắt vật lý, nó được chỉnh sửa điện tử bằng cách xóa và sau đó ghi lại trên một phân

đoạn cụ thể. Một máy VCR chỉnh sửa băng như trong hình 2.9. Giao diện điều khiển có thể

được đặt ở một nơi khác trong tòa nhà, hai máy ghi được điều khiển từ giao diện chỉnh sửa

này. Một máy chạy băng chứa dữ liệu cung cấp (nguồn). Máy ghi khác sẽ tạo ra các mối nối

điện tử. Biên tập điện tử cho phép có một chương trình hoàn chỉnh trên băng từ các phần của

cuộn băng.

Hiệu ứng đồ họa đặc biệt, chẳng hạn như là mờ dần, chuyển đổi giữa các nguồn tín hiệu,

có thể được thực hiện bằng những phần riêng biệt của thiết bị được gọi là máy tạo hiệu ứng

đặc biệt (SEG – Special Effects Generators) hoặc bằng cách điều khiển dựa trên máy tính.

Hình 2.10: Máy biên tập điện tử

Một hiệu ứng đặc biệt khác, chroma keying, được xử lý bởi hệ thống máy tính. Máy tính

cho phép bạn chồng một người lên trên một cảnh khác. Ví dụ, giả sử rằng bạn muốn có một

nhạc sĩ trong một cánh đồng ngô thay vì trong phòng thu. Người biểu diễn đứng ở phía trước

của một nền màu xanh có độ bão hòa cao. Các tín hiệu video màu xanh từ ống thu hình có mô

hình chuyển đổi ở tất cả các điểm mà hình ảnh tiếp giáp nền màu xanh. Vì vậy, bạn có thể sử

dụng các mô hình chuyển đổi để chèn hình ảnh vào một cảnh khác. Một sử dụng phổ biến của

kỹ thuật này là ghép một người đưa ra dự báo thời tiết lên một hình ảnh vệ tinh cho thấy các

đám mây trên toàn quốc.

Máy chủ video đang nhanh chóng thay đổi hoạt động phòng thu. Nếu bạn đã làm việc

trong một văn phòng, bạn biết rằng trong hầu hết các mạng máy tính văn phòng, có hai

loại máy tính được sử dụng: các nút (các thiết bị đầu cuối máy tính khách hàng) và máy

chủ. Các nút là các máy tính khác nhau nằm rải rác khắp khu vực văn phòng, thường là

trên bàn làm việc của mọi người. Những nút được kết nối với máy chủ, mà là một máy

tính mạnh mẽ mà không chỉ nắm giữ các tập tin máy tính được chia sẻ bởi tất cả mọi người

trên mạng, mà còn điều khiển chuyển mạch và truyền tín hiệu giữa các máy tính kết nối

vào mạng.

lOMoARcPSD|10435767

Trung tâm máy chủ video, được sử dụng trong phát thanh truyền hình, là đơn vị kiểm

soát trên một mạng lưới video. Máy chủ sẽ gửi tín hiệu video và âm thanh qua lại giữa

một số thiết bị khác nhau, so sánh, các nút, chẳng hạn như máy ghi băng, chuyển mạch,

máy tạo hiệu ứng đặc biệt, máy tạo nhân vật, và máy trộn. Một máy chủ kỹ thuật số điển

hình được hiển thị như trong hình 2.10.

Hình 2.11: Server video kỹ thuật số

Với mạng lưới video được sắp xếp đúng cách, một đài truyền hình sẽ đơn giản hóa đi rất

hiều hoạt động của mình. Ví dụ, họ có thể đặt một bản tin về không trung mà không cần có

người chạy băng, tạo nhân vật, màu sắc, hoặc bất kỳ loại thiết bi tương tự như thế. Sẽ có

không có băng bị mất hoặc bị hư hỏng. Một lợi thế nữa là những máy này yêu cầu bảo dưỡng

ít hơn so với các thiết bị máy trước đó.

Các đài phát giống như mạng lưới máy tính bởi vì các mạng lưới này được định dạng độc

lập với nhau. Vì vậy, dễ dàng như nhau, tín hiệu video ở bất kỳ định dạng nào sẽ được xử lý

(chằng hạn như truyền hình kỹ thuật số, HDTV). Bởi vì các nhà đài không muốn mua thiết bị

sẽ bị lỗi thời khi có những thay đổi công nghệ mới, máy chủ cung cấp một cách tuyệt vời

quanh vấn đề này.

Máy chủ video không thể thay thế băng video hoàn toàn, nhưng chúng sẽ sớm tiếp quản

hầu hết các chức năng của băng video. Nhà đài có thể chỉnh sửa, sửa đổi, và lưu trữ lên đến

một giờ của âm thanh và video trong bộ nhớ máy tính của máy chủ (các mô hình sắp tới sẽ có

thể lưu trữ nhiều hơn, với giá thấp hơn). Lưu trữ và tính năng chỉnh sửa làm cho máy chủ

video lý tưởng cho các lĩnh vực sản xuất điện tử.Video có thể được bắn trên trang Web, thay

đổi nội dung trên trang web, và sau đó truyền trở lại phòng thu dưới hình thức thành phẩm,

sẵn sàng để phát sóng ngay lập tức.Việc truyền tải trở lại phòng thu có thể được xử lý không

chỉ bằng đường truyền viba, mà còn bởi đường dây điện thoại (tuy nhiên, đường truyền tải

điện thoại lại chậm hơn).

2.1.4 Quá trình phát triển của truyền hình quảng bá

Truyền hình bắt đầu từ năm 1945 khi FCC đăng ký băng tần VHF từ kênh 2 -13. Kênh 1

dùng phát quảng bá từ tần số 44 đến 50 MHz, nhưng bây giờ chúng đã được cho dịch vụ di

động, do có vấn đề với nhiễu.

lOMoARcPSD|10435767

Máy thu hình phổ biến đầu tiên là RCA 630 TS, được đưa ra thị trường từ năm 1946 và có

giá $400. Chúng sử dụng 30 đèn chân không, bao gồm cả một đèn ảnh đơn sắc cùng với màn

hình 10 inch (Hình 2.11).

Hai mạch quan trọng được sử dụng trong bộ thu là bộ cung cấp điện áp cao quét ngược,

dùng cho đầu ra mạch ngang, và bộ chiều chỉnh tần số tự động (AFC) cho đồng bộ hóa việc

quét ngang. Những mạch này vẫn được sử dụng ngày nay.

Vì bộ cung cấp điện áp cao quét ngược được đặt ở Anốt của ống hình, và không có ánh

sáng trên màn hình cho đến khi mạch lệch ngang được ổn định. Trong các bộ thu hiện đại,

mạch ra ngang được cung cấp điện áp thấp. Lợi ích của chúng là sử dụng ít năng lượng và

hiệu quả hơn.

Sự mất đồng bộ hóa ngang làm cho ảnh bị vỡ thành các thanh đường chéo. Mạch AFC khóa

hình và ngăn chúng bị phá vỡ thành các điểm tối. Lợi ích của mạch AFC là chúng là khả năng

miễn nhiễu.

HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH MÀU

Truyền hình màu được phát triển rất sớm. Tại thời điểm đó, con người còn hạn chế trong

việc máy quét cơ, và dùng quá nhiều vào kênh 6-MHz. Nhưng đến năm 1949, một hệ thống

được tạo ra bởi CBS và RCA. Hệ thống của CBS sử dụng bánh quay màu, cùng việc quét tần

số khác từ những chuẩn đơn sắc. Hệ thống RCA bao gồm các điện tử, và có khả năng quét

được tần số mong muốn.

Năm 1954, Ủy ban thông tin liên bang (FCC) đã thông qua Ủy ban Quốc gia Hệ Thống

Truyền Hình (NTSC) của Hiệp hội các ngành công nghiệp điện tử (EIA) về hệ thống mầu đã

sửa đổi và bổ sung và vẫn được sử dụng đến ngày nay. Tính năng cơ bản của nó là tín hiệu

sóng mang 3,58 MHz được ghép thành một lưới ảnh sóng mang. Hệ thống NTSC được sử

dụng ở Hoa Kỳ, Nhật Bản và nhiều quốc gia ở Bắc và Nam Mỹ.

KÊNH UHF

Năm 1952, kênh 14 đến kênh 83 (phát sóng ở 470MHz đến 890 MHz) đã được chia ra để

tạo nhiều trạm phát sóng hơn. Trong các năm tiếp theo, hệ thống truyền hình cáp cung cấp

thêm các kênh trong dải băng giữa, băng cao, và bằng siêu cao, làm giảm nhu cầu đối với các

kênh truyền hình thương mại UHF.

lOMoARcPSD|10435767

(a) (b)

Hình 2.12: Máy thu hình xưa và nay

Máy thu hình RCA 630-TS nhận đơn sắc 10-in

Máy thu hình màu 37-in (Toshiba)

Sau đó, FCC tái bố trí các kênh tần số cao hơn để tạo ra tần số UHF cho dịch vụ công cộng

và hệ thống điện thoại di động. Hiện nay băng tần UHF tín hiệu truyền hình được phân công

từ kênh 14 đến 69 (470 MHz-806 MHz).

Mặc dù cùng một lúc hai bộ điều chỉnh riêng biệt được sử dụng đã để dò kênh VHF và

UHF, máy thu hình hiện đại sử dụng bộ tinh chỉnh điện tử kỹ thuật số điều chỉnh tất cả kênh

VHF, UHF, và các kênh truyền hình cáp.

Bộ tinh chỉnh kỹ thuật số cho phép lựa chọn giữa nhận từ một anten hoặc từ cáp (dán nhãn

NORM/CABLE, hoặc AIR/CATV và TV/CABLE), định mức, tiêu chuẩn VHF (2-13) và

UHF (14-69). Trong cáp, kênh VHF được điều chỉnh, cùng với băng giữa, băng cao và các

kênh băng siêu cao.

Các kênh được truyền trên cáp với các tần số VHF được sử dụng để gán cho mỗi dịch vụ

khác nhau. Việc truyền các tần số RF rất thích hợp bởi vì tín hiệu không bị bức xạ, chỉ được

kết nối thông qua cáp. (FCC có những quy định nghiêm ngặt nhằm quản lý lượng RF bị rò rỉ

từ cáp trong quá trình lắp đặt).

TRUYỀN HÌNH TOÀN CẦU

Vào năm 1962, lần đầu tiên truyền hình được đi trên truyền khắp thế giới bằng việc sử dụng

vệ tinh (vì truyền sóng theo tầm nhìn thẳng bị giới hạn trong khoảng 100 dặm [161km]). Các

vệ tinh đóng vai trò như các trạm chuyển tiếp, liên kết trạm phát và trạm thu đặt trên mặt đất.

lOMoARcPSD|10435767

Nhiều vệ tinh hiện nay sử dụng để cung cấp dịch vụ mạng truyền hình, các dịch vụ video bằng

các thiết bị thu tín hiệu tại nhà.

Hiện nay nhiều người có thiết bị thu tín hiệu, họ có thể thu tín hiệu trực tiếp từ vệ tinh, đó

là các anten chuyên dụng. Họ biết chính xác vệ tinh nào cần thu, và thời gian phát sóng của

các chương trình họ muốn xem. Các thiết bị thu tín hiệu sử dụng hiệu quả ở các vùng nông

thôn, những khu vực mà đường cáp không thể đến được. Những người dân đô thị muốn xem

các chương trình yêu thích của họ. Để đáp ứng điều này các hệ thống được thiết kế cho phép

truy nhập 200 kênh hoặc nhiều hơn, với sự đa dạng về các chương trình.

TRUYỀN HÌNH VỆ TINH XEM TRỰC TIẾP (DSB-Direct Satellite Broadcast)

Các hệ thống vệ tinh số sử dụng Anten 18-in ngày càng trở nên phổ biến. Những anten này

không yêu cầu thiết bị định vị bởi vì chúng truyền đến vệ tinh tại 1 điểm trong “Clarke Belt”

(được đặt tên theo 1 nhà văn khoa học viễn tưởng). Các chương trình phải trả tiền hàng tháng,

với nhiều chương trình được lựa chọn, nhà cung cấp dịch vụ cung cấp audio số chất lượng

cao, video nhiễu thấp. Các vệ tinh truyền các tín hiệu băng Ku, chúng hoạt động trong dải tần

10 GHz.

TRUYỀN HÌNH CÁP

Cung cấp dịch vụ truyền hình cáp tương tự như với hệ thống điện thoại cố định. Trong

truyền hình cáp, không có chuyển mạch, kết nối và ngắt kết nối như trong mạng điện thoại.

Tất cả mạch được kết nối tới tất cả người sử dụng, tại mọi thời điểm.

Vì cáp có thể cung cấp được rất nhiều kênh, nên chúng trở nên rất phổ biến. Tín hiệu của

cáp tốt hơn cung cấp chất lượng ảnh tốt hơn tín hiệu truyền hình vô tuyến. Dịch vụ cáp bao

gồm các kênh cơ bản và các kênh chất lượng cao cần phải trả thêm tiền để sử dụng. Các kênh

truyền hình chất lượng cao sử dụng bộ xáo trộn đồng bộ và phải sử dụng thêm bộ lọc hoặc bộ

giải mã đặc biệt, nên chỉ người trả tiền cho chương trình đấy mới có thể xem được. Hệ thống

truyền hình cáp được thể hiện trên hình 2.12.

Hình 2.13: Sơ đồ khối phân phối hệ thống truyền hình cáp

lOMoARcPSD|10435767

Các kênh cáp Mỗi kênh cáp có độ rộng 6MHz đối với tín hiệu hình ảnh AM và tín hiệu âm

thanh FM. Tuy nhiên, tín hiệu không bị phát. Chính vì thế nên tần số giữa kênh 6 và kênh 7

có thể được sử dụng mà không có nhiễu với các dịch vụ khác. Những kênh cáp trung tần này

có dải từ 108 đến 174MHz. Tất cả các kênh VHF băng tần thấp (kênh 2-6) và tất cả các kênh

VHF băng tần cao (kênh 7 đến 13) đều được sử dụng trong truyền hình cáp. Những kênh được

sử dụng bởi trạm phát sóng là những kênh đã được đăng kí. Còn những kênh chưa được đăng

kí tại khu vực đó được sử dụng cho những chương trình đặc biệt. Đối với hệ thống cáp lớn,

các kênh siêu tần nằm trên kênh 13 được sử dụng. Tuy nhiên, các kênh cáp nằm trên kênh 13

không giống như các kênh UHF được sử dụng trong truyền hình vô tuyến. Kênh UHF từ 470

đến 806 MHz được hạ tần về tần số VHF nằm trên kênh 13.

Hình 2.12 thể hiện sơ đồ khối của hệ thống truyền hình cáp, phía đấu cuối cung cấp tín hiệu

chương trình cho tất cả các kênh, và cho mọi khách hàng. Chúng thu tín hiệu từ phía chảo vệ

tinh hoặc anten trên những tòa nhà cao.

Những tín hiệu chương trình có thể phân phối như những kênh số chuẩn hoặc có thể được

đưa về các tần số kênh khác.

Tín hiệu của dịch vụ chất lượng cao được đưa tới hệ thống cáp bằng sóng vô tuyến hoặc

đường truyền vệ tinh. Tại đầu cuối, tín hiệu chuyển đổi sang tín hiệu kênh VHF. Sau đó tại

đây tín hiệu được xáo trộn để người sử dụng phải trả tiền để xem được chương trình đặc biệt.

Phân phối cáp Tín hiệu vô tuyến suy hao trên đường dây cáp đồng trục là cao, đặc biệt là

đối với hệ thống phục vụ trên kêu truyền hình cáp siêu băng và siêu siêu băng. Tuy nhiên, tín

hiệu suy hao được bù lại nhờ sử dụng bộ khuếch đại RF băng rộng được đặt ở khắp mạng cáp,

như trong hình 2.12. Trong hệ thống phân phối, đường chính là đường trung kế. Từ đường

trung kế, chúng chia nhánh để đưa tín hiệu đến nhóm người sử dụng. Sau đó từ đường nhánh

đưa tín hiệu đến các thuê bao.

Hình 2. 14: Anten cung cấp nguồn chương trình cho đầu cuối hệ thống truyền hình cáp

Mỗi bộ khuếch đại trung kế có hệ số khuếch đại bằng với tổn hao do trên đường dây

giữa hại bộ khuếch đại. Và thường có giá trị là 40dB, hay hệ số khuếch đại điện áp là 100.

lOMoARcPSD|10435767

Mặc dù hệ thống cáp không xảy ra hiện tượng phát xạ tín hiệu truyền hình, FCC có những

điều kiện nghiêm ngặt cho việc có thể xảy ra phát xạ tín hiệu và đưa ra chuẩn tổ chức tối thiểu.

Trong nhiều trường hợp, một kênh trong truyền hình cáp siêu tần được dùng làm tín hiệu đặc

biệt để xác định phát xạ. Kênh được chọn thường là kênh quảng bá FM thuộc dải từ 88 đến

108MHz, để một thiết bị thu sóng FM cầm tay có thể dùng để xác định bất cứ tín hiệu phát xạ

nào.

Hình 2. 15: Đầu thu truyền hình cáp và điều khiển từ x

Số lượng các kênh truyền hình cáp ngày một tăng lên, cáp càng phải mang được nhiều kênh

tín hiệu hơn. Theo đó thì suy hao tăng lên. Lúc đó lại cần nhiều bộ khuếch đại. Và đó liên

quan đến vấn đề tài chính của các công ty truyền hình cáp. Vì thế các công ty đã sử dụng cáp

quang cho đường truyền tín hiệu. Mặc dù cáp quang tốn kinh phí để triển khai hơn cáp đồng

trục, nhưng sợi quang ít suy hao và có khả năng truyền được một lượng tín hiệu khổng lồ.

Nên cáp quang được dùng để thay thế cáp đồng trục. Các nhà cung cấp truyền hình có thể

cung cấp tín hiệu tốt hơn, và ít bộ khuếch đại, cùng với dung lượng kênh truyền lớn hơn nhiều.

Sự tăng cường dung lượng kênh cáp không chỉ cho phép có nhiều kênh truyền hình hơn mà

còn giúp các công ti truyền hình cung cấp các dịch vụ thêm như internet, dịch vụ nhạc. Và

dịch vụ tương tác hai chiều cho các hội nghị trực tuyến.

CHỌN KÊNH

Vào thời điểm mới xuất hiện truyền hình cáp, một bộ chuyển đổi tín hiệu như trong hình

2.14 cần phải bắt được tín hiệu trung băng và siêu băng. Đầu ra của bộ chuyển đổi được kết

nối với anten của thiết bị máy thu hình. Bộ chuyển đổi đưa tần số tất cả các kênh về tần số

băng thấp không được sử dụng, thường là kênh 3 và 4. Bộ chọn kênh chỉ được thiết lập ở

những kênh này.

TV hiện tại và VCRs có thể chọn trực tiếp kênh mà không cần bộ chuyển đổi. Đôi khi chúng

ta lại cần một số bộ đặc biệt để chuyển đổi tín hiệu đã được xáo trộn trong các kênh chất lượng

cao. Và lúc đó bộ chuyển đổi bao gồm cả bộ giải xáo trộn tín hiệu.

2.2 Ảnh truyền hình

Mặc dù xuất hiện với chúng ta dưới dạng những hình ảnh chuyển động, tuy nhiên truyền

hình thực chất mô phỏng những hình ảnh tĩnh. Những hình ảnh liên tiếp được xuất hiện rất

lOMoARcPSD|10435767

nhanh đủ để chúng ta cảm nhận được rằng chúng đang di chuyển. Phim ảnh cũng sử dụng

cách thức tương tự như vậy.

Mỗi bức ảnh là tập hợp của những vùng sang hoặc tối. Hình 2.15b là hình ảnh phóng to

hiển thị chị tiết bức ảnh tĩnh ở hình 2.15a. Trong phát thanh truyền hình, các điểm sáng và

tối khác nhau tương ứng với các tín hiệu video để gửi thông tin hình ảnh.

(a) Ảnh tĩnh (b) Ảnh phóng to

Hình 2.16: (a) Ảnh tĩnh: minh họa thông tin về bức ảnh; (b) Ảnh phóng to: Minh họa các phần tử ảnh

2.2.1 Các phần tử ảnh

Một bức ảnh tĩnh bao gồm nhiều điểm nhỏ sáng và tối. Trong 1 bức ảnh, những hạt bạc

mịn trên cuộn phim mang lại sự khác biệt cho những khoảng sang tối cần thiết cho việc tái

tạo hình ảnh. Khi 1 bức ảnh được in từ 1 ảnh khắc, các chấm in nhỏ, màu đen sẽ tạo thành

hình ảnh. Nhìn vào hình ảnh phóng to trong Hình 2.15b, bạn có thế thể bức ảnh gồm nhiều

phần tử nhỏ và những vùng sang tối. Cấu trúc cơ bản này được thấy rõ trong những bức ảnh

trên những mặt báo. Nếu 1 trang được kiểm tra chặt chẽ, các chấm nhỏ sẽ được nhìn thấy bởi

vì các yếu tố cấu tạo hình ảnh là tương đối lớn.

Mỗi vùng nhỏ sáng hoặc tối được gọi là 1 điểm ảnh. Tất cả các phần tử của hình ảnh sẽ

cùng nhau chứa thông tin hình ảnh trong 1 khung hình. Nếu như các phần tử đó được truyền

đi và sao chép với cùng mức sáng tối giống như bản gốc tại 1 vị trí khác, khi đó hình ảnh đã

được sao chép.

Hình 2.17: Tái tạo một hình ảnh bằng cách sao chép các yếu tố hình ảnh của nó

Lấy 1 ví dụ, giả sử chúng ta muốn truyền hình ảnh 1 dấu cộng trên 1 nên trắng (Hình

lOMoARcPSD|10435767

2.18). Nền có màu trắng, và mỗi điểm ảnh của dấu cộng có màu tối. Khi đó, mỗi phần tử ảnh

được truyền từ bên phải của khung hình và được sao chép lại đúng hình dạng ban đầu, bức

ảnh đã được sao chép.

2.2.2 Quét ngang, dọc

Hình ảnh truyền hình được quét tuần tự 1 loạt các dòng theo chiều ngang, theo như Hình

2.17. Việc quét này giúp cho tín hiệu video có thể bao gồm tất cả các yếu tố của hình ảnh. Tại

1 thời điểm, tín hiệu video có thể chỉ hiển thị 1 biến thể. Để có 1 tín hiệu video cho tất cả các

biến thể sáng và tối, tất cả chi tiết hình ảnh sẽ được quét tuần tự theo thời gian.

Quá trình quét sẽ tạo ra 1 bản sao từ hình ảnh gốc. Trong việc tạo ra 1 hình ảnh, toàn bộ

hình ảnh sẽ được sao chép lại cùng 1 thời điểm. Trong phát thanh truyền hình, hình ảnh sẽ

được tập hợp lại dòng theo dòng, khung theo khung. (Các quá trình này giải thích tại sao hình

ảnh truyền hình có thể xuất hiện với cấu trúc dòng bị chia nhỏ trong các phân đoạn chéo. Các

khung hình cũng có thể xuất hiện theo kiểu trượt lên hoặc xuống trên màn hình!)

Hình ảnh truyền hình được quét tuần tự giống như cách chúng ta đọc 1 trang văn bản- tất

cả các từ trong 1 dòng và tất cả các dòng trong 1 trang. Bắt đầu từ trên cùng bên trái như trong

Hình 2.17, tất cả các thành phần của hình ảnh được quét tuần tự từ trái sang phải, từ trên

xuống dưới từng dòng một. Phương pháp này được gọi là quét tuyến tính ngang. Nó được sủ

dụng trong ống camera ở máy phát để phân chia hình ảnh thành các phần tử ảnh, và nó được

sử dụng trong ống hình ảnh ở máy thu để lắp ghép lại các hình ảnh sao chép.

Quá trình quét ảnh gồm các bước chính sau:

1. Chùm electron quét qua 1 dòng ngang, bao chùm tất cả các phần tử trong dòng.

2. Đến cuối mỗi dòng, chùm tia sẽ nhanh chóng quay trở về bên trái và thực hiện quá trình

quét dòng tiếp theo. Quá trình quay trở lại được gọi quá trình lặp lại. Không có thong

tin ảnh nào được quét trong quá trình lặp lại bởi vì cả ống camera và ống hình ảnh đều

trống rỗng trong quá trình này. Do đó, quá trình lặp lại cần phải thực hiện nhanh, bởi vì

chúng lãng phí thời gian trong việc truyền tải thông tin hình ảnh.

3. Khi các chùm tia quay trở về bên trái, số dòng sẽ giảm bớt đi vì các chum tia sẽ không

quét những dòng đã quét. Kết quả của quá trình quét dọc, tất cả các dòng ngang sẽ bị

dốc xuống 1 chút từ trên xuống dưới. Khi chùm tia ở dưới cùng, nó sẽ quay trở lại trên

cùng và lặp lại quá trình quét. Tất cả những gì diễn ra trong quá trình quét đều diễn ra

rất nhanh so với khả năng theo dõi của mắt bạn. Bạn chỉ có thể thấy ảnh hoàn chỉnh.

Dòng trên khung: Số dòng quét được cho 1 bức ảnh hoàn chỉnh cần phải rất lớn, để bao gồm

số lượng lớn nhất các yếu tố của hình ảnh, khiến ảnh trở nên chi tiết hơn. Tuy nhiên, các yếu

tố khác lại hạn chế sự lựa chọn. Theo tiêu chuẩn là 625 dòng quét cho 1 bức ảnh hoàn chỉnh

hoặc 1 khung. Đây là con số tối ưu cho chuẩn băng thông 6 MHz của kênh truyền hình.

Khung trên giây: Như chúng ta đã đề cập đến, các chum tia di chuyển chậm dần xuống như

khi quét ngang. Quá trình quét dọc là cần thiết để các dòng sẽ không bị quét lại 1 lần nào khác.

lOMoARcPSD|10435767

Quét ngang tạo ra các dòng từ trái qua phải, trong khi quét dọc lan truyền các dòng để điền

vào khung từ trên xuống dưới.Thời gian để hoàn thành 1 khung chuẩn (625 dòng quét) là 1/25

giây. Do đó tỉ lệ lặp hình là 25 khung trên giây.

Hình 2. 18: Thực hiện quét ngang tuyến tính theo dòng (line-by-line)

2.2.3 Thông tin tín hiệu video

Trong tín hiệu video, giá trị điện áp và biên độ tức thời thay đổi theo thời gian (giống tín

hiệu âm thanh), nhưng việc biến đổi tín hiệu video tương ứng với thông tin thị giác.

Một ví dụ về tín hiệu video như trong Hình 2.18. Tín hiệu video trong hình 2.18 là kết quả

của quá trình quét như trong hình 2.17 cho bức ảnh trong hình 2.16. Tín hiệu video cho thấy

các thông tin sáng và tối cho 1 dòng quét ngang ở trung tâm của đường chéo. Ở phía bên trái,

thông tin là màu trắng. Sau đó thông tin là màu tối cho 1 khoảng thời gian dài hơn ở giữa.

Cuối cùng, thông tin trở thành màu trắng 1 lần nữa cho đoạn cuối của dòng. Theo cách này, 1

tín hiệu video sẽ tạo ra các đường quét ngang qua 1 hình ảnh.

Hình 2.18 cho ta thấy tín hiệu video trắng được biểu diễn ở cực dương, tín hiệu video tối

biểu diễn ở cực âm. Tuy nhiên, các cực của tín hiệu có thể bị đảo ngược. Vấn đề chính cần

hiểu đó là thông tin video đen và trắng tương ứng với những thay đổi đối lập trong tín hiệu

video.

Hình 2. 19: Thông tin tín hiệu của 1 quá trình quét ngang

Như đã đề cập, 625 dòng sẽ tạo nên 1 khung. Tất cả 625 dòng được quét trong 1/30 giây.

Do đó, các khung được lặp đi lặp lại với tốc độ 30 Hz.

Đa số các tivi hoạt động ở giá trị chuẩn là 220V, 50 Hz. Họ chuyển đổi dòng xoay chiều

sang 1 chiều với 1 nữa sóng hoặc cung cấp đầy đủ năng lượng sóng. Tần số gợn sóng của

nguồn được cung cấp sẽ là 50 Hz hoặc 100 Hz. Tần số sóng gợn được chọn để phù hợp với

lOMoARcPSD|10435767

tốc độ khung 25 Hz. Do đó 1 vài gợn sóng gây ra bởi sự giảm nhẹ trong hiệu suất lọc sẽ không

gây ra nhiễu loạn quá mức hình ảnh.

Mật độ của tín hiệu video có thể sáng hơn ở cực dương và tối đi ở cực âm, hoặc với cực

dương, tùy thuộc vào ứng dụng. Một trong 2 cách, tác dụng chính đó là trắng và đen được đại

diện bởi những phân cực đối ngược trong tín hiệu video xoay chiều.

Tín hiệu video được cung cấp bởi ống camera. Thuật ngữ ống camera dùng để chỉ các

thiết bị chuyển đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện. Ống camera cũ hơn từng là những

thiết bị ống điện tử, ngày nay chúng được kết hợp lại với nhau để sử dụng.

Thiết bị thu hình điện tử chuyển đổi thông tin hình ảnh từ dạng ánh sáng sang dạng điện

trong tín hiệu video. Ống camera bao gồm tấm ảnh quang điện để chuyển đối ánh sáng. Như

vậy, những chùm tia điện tử di chuyển qua tấm ảnh để quét tất cả chi tiết của ảnh.

Với tác dụng ngược lại, ống hình ảnh có thể tái tạo lại hình ảnh trên màn huỳnh quang. Các

tín hiệu video thay đổi cường độ của chum tia, phù hợp với thông tin hình ảnh. Mật độ lớn

nhất của chùm tia tương ứng với màu trắng, màu đen tương ứng với trạng thái 0. Thành phần

này đen hơn với thành phần trắng trên màn hình. Độ võng xung quanh cổ ống cung cấp chức

năng quét để điền lên màn hình bức ảnh hoàn chỉnh.

Các tín hiệu video là phương tiện để các tín hiệu hình ảnh có thể được truyền từ nơi này

đến nơi khác. Yêu cầu chính là để có được các thông tin hình ảnh từ đầu ra của camera tới

đầu vào của ống hình ảnh. Các ứng dụng phổ biến bao gồm:

1. Truyền hình giám sát

2. Đầu video, sử dụng băng hoặc đĩa

3. Phát thanh truyền hình

4. Truyền hình cáp

5. Truyền hình vệ tinh

6. Chuyển đổi video hoặc lưu trữ trong 1 định dạng kỹ thuật số

Truyền hình giám sát sử dụng video băng gốc. Phương pháp khác có thể sử dụng sóng mang

RF hoặc video tổng hợp và tín hiệu âm thanh đầu ra. Tín hiệu số có thể được xử lý bởi máy

tính và gửi bởi moderm trên đường dây điện thoại.

2.2.4 Các ảnh chuyển động

Vì truyền hình sử dụng chức năng quét, nên bạn có thể tưởng tượng rằng nó là điều cần

thiết để trình bày hình ảnh tới mắt theo cái cách là không có chuyển động nào trong màn ảnh

xuất hiện trên hình như 1 sự mượt mà, liên tục thay đổi. Trong lĩnh vực này, hệ thống truyền

hình tượng tự như hình ảnh chuyển động thực tế.

Hình 2.19 cho thấy 1 dải của hình ảnh chuyển động trong phim. Mỗi hình ảnh vẫn còn hơi

khác so với ban đầu. Mỗi khung được trình chiếu riêng lẻ giống như mỗi hình ảnh. Tuy nhiên,

lOMoARcPSD|10435767

vì các khung được hiển thị từng cái một sau mỗi cái khác theo một sự liên tiếp nhanh chóng,

người xem có cảm giác của các chuyển động tiếp diễn.

Trong tiêu chuẩn thương mại hình ảnh chuyển động thực tế, 24 khung được hiển thị trên

hình trong 1 giây trong suốt bộ phim được trình chiếu. 1 màn chắn trong máy chiếu xoay

quanh phía trước của nguồn sang. Màn chắn cho phép ánh sang được chiếu trên màn hình khi

khung phim vẫn hoạt động, nhưng những khoảng trống ra ngoài bất kì ánh sang nào trong khi

khung phim tiếp theo đang đi chuyển về vị trí. Như 1 kết quả, sự liên tiếp nhanh chóng của

các khung phim sẽ được nhìn thấy trên màn hình. Chỉ 1 lần bạn nhìn thấy bộ phim là khi nó

không chuyển động.

SỰ ỔN ĐỊNH CỦA TẦM NHÌN

Ấn tượng được tạo bởi bất kì ánh sáng được nhìn thấy bằng mắt bạn vẫn tồn tại 1 phần nhỏ

của 1 giây sau khi nguồn sáng được tắt đi. Do đó, nếu bạn tìm kiếm nhiều tầm nhìn trong suốt

khoảng thời gian của sự ổn định, tầm nhìn của bạn sẽ tích hợp chúng và bạn sẽ có cảm giác

của cái nhìn toàn hình ảnh cùng 1 lúc. Nó là sự ảnh hưởng ổn định mà làm cho nó có thể phát

sóng một trong những yếu tố cơ bản của một hình ảnh tại một thời điểm. Khi các yếu tố được

quét nhanh chóng, nó xuất hiện trong tầm nhìn của bạn, như là một bức tranh hoàn chỉnh.

Ngoài ra, để tạo ảo giác về chuyển động, đủ hình ảnh hoàn chỉnh phải được hiển thị trong

mỗi giấy. Hiệu ứng này có thể được tạo ra bởi có hình ảnh tốc độ lặp lại lớn hơn 16 cho một

giây. Tỷ lệ lưu 24 hình mỗi giây, được sử dụng trong thực tế hình ảnh chuyển động, là đủ để

tạo ra ảo giác về chuyển động trên màn hình.

FLICKER TRONG CÁC HÌNH ẢNH CHUYỂN ĐỘNG

Tốc độ 24 khung hình mỗi giây, tuy nhiên, không đủ nhanh để cho phép độ sáng của một

bức ảnh để pha trộn thông suốt vào hình ảnh tiếp theo khi màn hình là màu đen giữa các khung

hình.Kết quả là một flicker xác định ánh sáng như là màn hình được thực hiện luân phiên sáng

và tối. Flicker này là tồi tệ hơn ở các cấp độ chiếu sáng cao hơn.

Hình 2. 20: Khung hình trong một đoạn phim

Trong bộ phim hình ảnh chuyển động, vấn đề của flicker được giải quyết bằng cách

chạy bộ phim thông qua máy chiếu ở 24 khung hình mỗi giây, nhưng bằng cách hiển thị mỗi

khung hai lần. Như vậy 48 hình ảnh được chiếu lên màn hình trong mỗi giây. A shutter được

lOMoARcPSD|10435767

sử dụng để làm mờ ánh sáng từ màn hình không chỉ khi mỗi khung hình được thay đổi nhưng

đôi khi cũng có một lần. Sau đó, mỗi khung hình được chiếu hai lần trên màn hình.

Mặc dù vẫn còn 24 khung hình mỗi giây, có 48 điểm của cảnh trong mỗi giây, và màn hình

được làm mờ đi 48 lần mỗi giây. Như một kết quả của việc tăng tỷ lệ tẩy trống, flicker được

loại bỏ.

2.2.5 Tần số mành và khung

Giống như trong điện ảnh, truyền hình không chỉ là mỗi hình ảnh được chia nhỏ mà nó là

nhiều yếu tố hình ảnh riêng lẻ, nhưn cũng là cảnh được quét nhanh chóng, đủ để cung cấp

hình ảnh đủ đầy đủ hoặc khung hình mỗi giây để cho ảo giác chuyển động. Thay vì tốc độ 24

khung hình mỗi giây được sử dụng trong các bộ phim, tuy nhiên, tỷ lệ lưu khung hình là 25

trên một giây ở hệ thống vô tuyến. Tỷ lệ này lặp đi lặp lại cung cấp các yêu cầu tính liên tục

của chuyển động.

Tốc độ lặp lại hình ảnh của 25 trên giây là vẫn không đủ nhanh để vượt qua flicker ở mức

độ ánh sáng được tạo bởi các màn hình ống hình ảnh. Một lần nữa, giải pháp là tương tự như

trong các bộ phim. Trong vô tuyến, mỗi khung hình được chia thành hai phần, để 50 lượt của

các cảnh được trình bày cho mắt trong mỗi giây.

Tuy nhiên, sự phân chia một khung thành hai phần không thể được thực hiện chỉ đơn giản

bằng một màn trập như trong phim, bởi vì hình ảnh được sao chép lại một yếu tố tại một thời

gian trong truyền hình. Thay vào đó, tác dụng tương tự thu được bằng cách xen kẽ các dòng

quét ngang trong hai nhóm, một với các dòng lẻ và với các dòng chẵn. Mỗi nhóm các dòng lẻ

hoặc các dòng chẵn được gọi là một mành.

Tỷ lệ lưu của các mành là 50 mỗi giây, bởi vì hai mành được quét trong suốt một chu kì

khung 1/25 giây. Bằng cách này, 50 điểm của hình ảnh được hiển thị trong 1 giây.Tỷ lệ này

lặp đi lặp lại là đủ nhanh để loại bỏ flicker.

Tỷ lệ khung hình là 25 mỗi giây được lựa chọn trên truyền hình bởi vì các gia đình ở Châu

Âu, Việt Nam được cung cấp nguồn điện xoay chiều tần số 50Hz. Ở các quốc gia sử dụng

dòng điện xoay chiều tần số là 60 Hz, tỷ lệ khung hình là 30.

2.2.6 Tần số quét ngang, dọc

Tần số quét dọc là 50 Hz. Đây là tốc độ mà tại đó các chùm tia điện tử hoàn tất chu kỳ

chuyển động theo chiều dọc, từ trên xuống dưới và trở lại lên trên một lần nữa.Vì vậy, các

mạch lệch theo chiều dọc, hoặc là thiết bị lấy máy ảnh hoặc ống hình hoạt động tại 50 Hz.

Thời gian của mỗi chu kỳ quét thẳng đứng cho một trong những trường là 1/50 giây.

Số lượng dòng quét ngang trong một trường là một nửa trong tổng số 625 dòng cho một

khung hoàn chỉnh, kể từ khi một trường có chứa tất cả các dòng khác. Điều này mang lại

312½ đường ngang cho mỗi trường thẳng đứng.

lOMoARcPSD|10435767

Bởi vì thời gian cho một mành là 1/50 giây và bởi vì một mành chứa 312½ dòng, số lượng

các dòng trong một giây là: 312½ x 50 = 15625

Hoặc, xem xét 625 dòng cho một cặp kế tiếp của các mành (đó là một khung hình), chúng

ta có thể nhân tốc độ khung hình của 25 bởi 625, trong đó cung cấp cho cùng 15625 dòng quét

trong 1 giây.

Tần số 15625 Hz là tỷ lệ mà tại đó các chùm tia điện tử hoàn thành chu kỳ của chuyển

động ngang, từ trái sang phải, và trở lại một lần nữa.Vì vậy, các mạch lệch ngang cho máy

ảnh ống hoặc ống hình hoạt động ở 15625 Hz.

Xen kẽ hai trường là sự quét theo thứ tự kế tiếp, như thể hiện trong Hình 2.22. Các dấu

vết bắt đầu ở phía trên bên trái với dòng số một, điều này được thể hiện trong Hình 2.22a. Khi

chùm tia đạt đến phía bên phải của ống, như nhìn từ phía trước, điện áp tín hiệu quay chùm,

quay trở lại phía bên trái xảy ra. Sự trở lại rất nhanh chóng này được gọi là thời gian quét

ngược (flyback).

Lưu ý rằng cùng một lúc chùm tia di chuyển theo chiều ngang, nó cũng di chuyển theo

chiều dọc từ trên xuống dưới. Tình trạng này gây ra một chút nghiêng với các dòng. Khi chùm

tia tới đến phía bên trái, tín hiệu bật các dấu vết một lần nữa để ghi các thông tin tín hiệu video

cho dòng thứ ba. Quá trình này tiếp tục cho tất cả các dòng lẻ, trong đó có một nửa dòng ở

dưới cùng của màn hình - tổng số của 312½ các dòng cho trường lẻ. Điện áp tín hiệu tắt chùm

tia một lần nữa giống đường cong dọc di chuyển chùm tia trở lại phía trên cùng của màn hình.

Tại thời điểm này, tín hiệu điện áp bật chùm tia, và một nửa dòng bắt đầu các dấu vết ở phía

trên cùng của màn hình.

Sau đó, dòng hai được quét một nửa chiều giữa dòng một và dòng ba; hành động này

được thể hiện trong Hình 2.20b. Một lần nữa, chùm tia được tắt trong quá trình hồi lại. Quá

trình này tiếp tục với tất cả các dòng chẵn được quét, tổng số của 312½ dòng cho mọi mành

chẵn.

Hai mành này, lẻ và chẵn, tạo thành một khung hình. Một khung là một hình ảnh hoàn

chỉnh của 625 dòng. Quá trình này được gọi là quét xen kẽ.

Mặc dù xen kẽ có thể có vẻ giống như một quá trình phức tạp, thực sự nó được thực hiện

tự động bởi hai tính năng sau đây:

a. Tần số quét dọc được tăng gấp đôi từ tần số khung hình 25Hz đến trường tần số 50-Hz

b. Số các đường ngang quét trên khung còn lại là 625.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 2. 21: (a) Quét mảnh lẻ (312

dòng); (b) Quét mảnh chẵn (312

dòng)

2.2.7 Đồng bộ ngang, dọc

Thời gian quét tương ứng với khoảng cách trong hình ảnh. Khi chùm tia điện tử trong ống

camera quét hình ảnh, chùm bao gồm các yếu tố khác nhau và cung cấp các thông tin hình

ảnh tương ứng. Vì vậy, khi chùm tia điện tử quét màn hình của ống hình ảnh ở phía thu, quá

trình quét phải được chính xác thời gian để lắp ráp các thông tin hình ảnh ở vị trí chính xác.

(Nếu không, các chùm tia điện tử trong các ống hình ảnh có thể được quét phần của màn hình,

nơi miệng của một người nên được-trong khi các thông tin hình ảnh được nhận được tại thời

điểm tương ứng với mũi của người đó!) Để giữ cho các máy phát và thu quét trong bước, tín

hiệu đồng bộ hóa đặc biệt phải được truyền với các thông tin hình ảnh cho phía thu. Những

tín hiệu thời gian xung hình chữ nhật được sử dụng để điều khiển cả hai máy ảnh và phía thu

quét.

Các xung đồng bộ được truyền như là một phần của tín hiệu hình ảnh đầy đủ cho phía thu

nhưng chúng xảy ra trong thời gian xóa khi không có thông tin hình ảnh được truyền đi. Hình

ảnh được làm mờ đi cho giai đoạn này, trong khi các chùm tia điện tử đường cong. Một xung

đồng bộ ngang ở cuối mỗi dòng xác định sự bắt đầu của đường cong ngang.

Quan trọng hơn, đồng bộ hóa là sự bắt đầu của hồi lại hoặc kết thúc của vết tia, không phải

lúc bắt đầu vết tia. Đường cong ngang của chùm tia quét điện tử bắt đầu từ phía bên phải của

hình ảnh.

Đồng bộ theo chiều dọc ở phần cuối của mỗi trường xác định sự bắt đầu của đường cong

dọc. Tại thời điểm này, các tia quét điện tử là ở dưới cùng của hình ảnh.

Nếu không có sự đồng bộ hóa lĩnh vực theo chiều dọc, hình ảnh tái tạo ở phía thu không

giữ theo chiều dọc nó cuộn lên hoặc xuống trên màn hình ống hình ảnh. Nếu các dòng quét

chưa đồng bộ, hình ảnh không giữ nằm ngang nó dời chỗ sang trái hoặc phải và sau đó nước

mắt ra thành các phân đoạn đường chéo.

Tóm lại, tần số dòng quét ngang là 15625 Hz. Tần số của các xung đồng bộ ngang cũng là

15625 Hz. Tốc độ lặp lại khung hình là 25 mỗi giây, nhưng tần số quét dọc là 50 Hz. Tần số

của các xung đồng bộ dọc cũng là 50 Hz.

lOMoARcPSD|10435767

2.2.8 Chất lượng ảnh

Giả định rằng sao lưu lại hình ảnh là đồng bộ hóa để giữ lại, nó cũng cần phải có độ sáng

cao, độ tương phản mạnh, chi tiết sắc nét, và tỉ lệ chính xác chiều dài chiều rộng. Những yêu

cầu này áp dụng cho cả đơn sắc và hình ảnh màu. Ngoài ra, hình ảnh màu nên có màu mạnh,

hoặc trạng thái bão hòa với chính xác màu và sắc.

Độ sáng: Độ sáng là tổng thể, hoặc trung bình của cường độ chiếu sáng. Nó xác định cấp độ

nền trong hình ảnh sao lại. Cá nhân các yếu tố hình ảnh có thể thay đổi trên và dưới của cấp

độ độ sáng trung bình. Độ sáng trên màn hình phụ thuộc vào điện áp cao cho ống hình và

dòng 1 chiều trong mạch lưới catot. Trong việc thu truyền hình, độ sáng được điều khiển thay

đổi khuynh hướng 1 chiều của ống hình.

Màn huỳnh quang của đèn hình chỉ chiếu sáng lên 1 nơi nhỏ tại 1 thời điểm. Do đó độ

sáng của 1 hình ảnh hoàn chỉnh là ít hơn nhiều so với ánh sáng thực tế. Màn hình càng lớn

bao nhiêu thì càng cần nhiều ánh sáng để cung cấp đủ độ sáng.

Hình 2. 22: (a) Chất lượng hình ảnh tốt

(b) Độ phân giải của hình ảnh kém

Sự tương phản: Tương phản là sự khác nhau về cường độ giữa phần đen và phần trắng của

hình ảnh sao lại. Khoảng tương phản phải đủ lớn để tạo ra 1 hình ảnh đẹp, với sáng trắng và

tối đen cho giá trị chiếu sáng lớn nhất.

Số lượng tín hiệu video xoay chiều xác định sự tương phản của hình ảnh sao lại. Biên độ

của tin hiệu xoay chiều xác định cường độ màu trắng sẽ có, so sánh với phần đen của tín hiệu.

Trong thu vô tuyến, sự tương phản điều khiển thay đổi đỉnh đến đỉnh biên độ của cặp tín hiệu

video xoay chiều vào mạch lưới cathode của đèn hình. Sự điều khiển này giống như điều

khiển âm lượng trong hệ thống âm thanh.

Thực ra, màu đen trong hình ảnh có cùng cấp độ ánh sáng mà bạn nhìn thấy trong màn hình

đèn hình khi các thiết lập tắt đi. Trong một hình ảnh, cấp độ này nhìn thì là màu đen trong

tương phản đến màu trắng huỳnh quang. Tuy nhiên, màu đen không thể xuất hiện bất kì tốt

hơn so với vùng phản chiếu ánh sáng từ màn hình đèn hình. Nên sự chiếu sáng bao quanh

phải đủ thấp tới mức để làm cho màu đen trông tối. Một mặt hoàn toàn khác, hình ảnh có thể

lOMoARcPSD|10435767

xuất hiện dạng rửa trôi, với ít tương phản, khi nó được nhìn trực tiếp với ánh sáng mặt trời.

Điều đó xảy ra bởi vì có nhiều ánh sáng phản chiếu từ màn hình làm nó không thể có được

màu tối. Để khắc phục vần đề này, toàn bộ CRTs gần đây phải rất tối, màn hình đen. Những

màn hình này làm nó có thể được nhìn thấy hướng thậm chí với ánh sáng chói trong phòng.

Chi tiết: Chất lượng cao của hình ảnh chi tiết, cái mà được gọi là độ phân giải hoặc độ nét

phụ thuộc vào số điểm ảnh. Với nhiều điểm ảnh nhỏ, các chi tiết của ảnh sẽ rõ rang hơn. Bởi

vậy càng nhiều điểm ảnh thì bức ảnh sẽ càng rõ nét. Những chi tiết nhỏ sẽ được phác thảo sắc

nét. Độ nét cao cũng sẽ cho thấy độ sâu của hình ảnh bằng cách đưa ra các chi tiết nền. Việc

tăng chất lượng của hình ảnh với nhiều chi tiết có thể nhìn thấy trong Hình 2.21, cho thấy các

điểm ảnh làm tăng thêm độ nét.

Cấp độ màu: Về tác dụng, thông tin về màu sắc đặt chồng lên hình ảnh đơn sắc. Lượng sắc

thái được them sẽ phụ thuộc vào biên độ của tín hiệu sắc độ 3,58 MHz. Số lượng của màu

sắc, hoặc cấp độ màu sắc sẽ thay đổi bởi việc điều khiển tang hoặc giảm cấp bậc của tín hiệu

Trong việc thu hình màu, sự điều khiển này gọi là màu sắc, sắc độ, mật độ hoặc sự bão hòa.

Việc điều khiển có thể thay đổi hình ảnh từ không màu, đến nhạt màu và màu trung bình, lên

đến đọ chói, cường độ cao của màu sắc.

HUE: Một thành phần màu sắc có nhiều điều đặc biệt gọi là HUE, hoặc các gạch sọc. Ví dụ

như bãi cỏ thì có sọc xanh. Trong hình ảnh của tivi màu, sọc màu phụ thuộc vào đoạn góc của

tín hiệu sắc độ 3.58 MHz. Giai đoạn của tín hiệu C với việc lưu tâm đến tín hiệu đồng bộ hóa,

nó khác nhau bởi việc điều khiển độ màu hoặc sọc màu. Điều này sẽ đặt cho đúng độ màu của

mọi màu sắc đã biết trong cảnh, như là bầu trời xanh, cỏ xanh hoặc màu hồng cảu trái cây.

Sau đó, tất cả những sọc màu khác đều chuẩn xác, giống như màu sắc chuẩn hóa đã giữ những

sọc màu trong pha chính của chúng.

Khuôn dạng: Tỉ lệ chiều rộng và chiều cao của hình ảnh được gọi là khuôn dạng. Khuôn

dạng 4:3 là khuôn dạng chuẩn cho 1 chiếc tivi ban đầu. Tại thời điểm đó, nó phù hợp với công

nghệ chiếu phim tiêu chuẩn. Khuôn dạng 4:3 làm cho hình ảnh trông rộng hơn so với chiều

cao của nó, bởi thông số hình là 1.33.

2.3 Kỹ thuật quét và đồng bộ trong truyền hình

2.3.1 Kỹ thuật quét

a. Quét liên tục

Chúng ta nhìn thấy và phân biệt được mọi vật là nhờ tính chất phản xạ ánh sáng khác

nhau của vật và của từng chi tiết của vật. Khi rọi lên vật một chùm tia sáng trắng, từ mỗi

phần (điểm) của vật đều phản xạ lại phía người quan sát. Cường độ và thành phần phổ của

tia phản xạ thể hiện tính chất phản xạ của phần tử. Đó là tin tức thấy được về vật.

Trong truyền hình, ảnh của các vật cần truyền đi trong không gian được chiếu lên một

mặt phẳng (mặt catốt quang điện của phần tử biến đổi quang - điện) nhờ một hệ thống quang

lOMoARcPSD|10435767

học. Như vậy, trước tiên, các vật trong không gian được chuyển thành ảnh của chúng trên

mặt phẳng, rồi mới biến đổi thành tín hiệu hình, hay nói cách khác, ảnh truyền hình là ảnh

phẳng (hai chiều).

Nếu chia một tấm ảnh thành nhiều phần nhỏ, thí dụ chia thành các ô vuông theo kiểu bàn

cờ chẳng hạn, mỗi phần nhỏ (mỗi ô vuông) gọi là một điểm ảnh. Mỗi điểm ảnh có độ chói

trung bình và màu của nó. Số điểm ảnh càng lớn, tức là ảnh được chia ra chàng nhỏ, thì độ

chói và màu trên toàn tiết diện của mỗi điểm ảnh càng đồng nhất.

Ngược lại, nếu dùng nhiều điểm ảnh có độ chói và màu tương ứng, có thể ghép thành ảnh.

Nếu kích thước của các điểm ảnh nhỏ đến mức độ nào đó và dưới một góc nhìn nào đó, thì ta

không còn phân biệt được các phần tử riêng rẽ nữa, mà có cảm giác như tấm ảnh là một khối

liên tục chứ không phải được ghép bởi các điểm ảnh.

Hình ảnh quang học được hình thành bằng một lượt quét gồm các dòng quét theo chiều

ngang từ trái qua phải và từ trên xuống dưới. Thông tin về độ chói của các điểm ảnh trên một

dòng quét sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện tương ứng của dòng quét đó. Quá trình này

sẽ được lặp lại cho ảnh tiếp theo, và như vậy, thông tin về các ảnh liên tiếp được biến đổi

thành dòng tín hiệu theo thời gian trong khoảng thời gian quét hết một ảnh. Dòng tín hiệu có

thể chứa từ các thành phần tần số rất cao, ứng với các chi tiết rất nhỏ của hình ảnh cho đến

thành phần một chiều (DC) hoặc tần số thấp, ứng với ảnh có độ sáng đồng đều và không đổi.

Hình 2. 23: Phương quết liên tục

Quá trình quét được mô tả trên hình 2.23. Điểm bắt đầu là dòng 1 từ trái sang phải.

Hết dòng 1 tia điện tử được chuyển xuống đầu dòng 2 (bên trái). Quá trình tia điện tử đưa từ

hết dòng 1 về đầu dòng 2, tia điện tử được tắt nhờ xung xóa dòng. Thời gian tia điện tử quét

hết dòng 1 và về đầu dòng 2 gọi là thời gian quét dòng. Thời gian quét dòng bao gồm thời

gian quét thuận là thời gian quét hết dòng 1 và thời gian quét ngược là thời gian tia điện tử từ

hết dòng 1 về đầu dòng 2. Thời gian quét từ dòng 1 đến hết dòng cuối cùng là thời gian quét

thuận của một mặt. Thời gian quét ngược của mặt là thời gian tia điện tử từ hết dòng cuối

cùng về đầu dòng 1. Quá trình quét ngược của mặt tia điện tử được tắt nhờ xung xóa mặt. Mỗi

giây truyền được f

ảnh, gọi là tần số quét ảnh.

lOMoARcPSD|10435767

Do sự lưu ảnh của mắt, nếu ta truyền 24 ảnh/1 giây, khi tái tạo lại hình ảnh người xem

sẽ có cảm giác một hình ảnh chuyển động liên tục. Tuy nhiên với 24 ảnh/1 giây, ánh sáng

vẫn bị chớp, gây khó chịu cho người xem.

Đối với điện ảnh, trong thời gian chiếu một ảnh người ta ngắt ánh sáng làm hai lần. Điều

đó có nghĩa, thay vì chiếu một ảnh liên tục trong thời gian 1/24 giây, người ta chiếu ảnh đó

làm hai lần, mỗi lần 1/48 giây. Kết quả cho ta cảm giác được xem 48 ảnh/1 giây thay vì 24

ảnh/1 giây. Hình ảnh sẽ chuyển động liên tục và ánh sáng không bị chớp. Như vậy, số lưọng

ảnh truyền trong một giây càng lớn thì cử động trong ảnh càng thấy liên tục và ảnh tổng hợp

không bị nhấp nháy.

Đối với truyền hình, để tránh hiện tượng bị rung, lắc hoặc có vết đen trôi trên màn ảnh khi

bộ lọc nguồn không đảm bảo chất lượng, người ta truyền 25 ảnh/1 giây đối với những nơi sử

dụng điện lưới có tần số 50Hz và 30 ảnh/1 giây đối với những nơi có tần số điện lưới 60Hz.

b. Quét xen kẽ

Để loại bỏ hiện tượng chớp sáng, người ta sử dụng phương pháp quét xen kẽ. Về cơ bản

nguyên lý quét xen kẽ giống quét liên tục, nó chỉ khác ở chỗ người ta chia một mặt thành hai

mành là mành chẵn (gồm các dòng chẵn) và mành lẻ (gồm các dòng lẻ) để truyền làm hai

lượt. Mỗi mành mang một nửa lượng tin tức của ảnh. Như vậy số mành sẽ tăng gấp đôi do

vậy mà khi khôi phục trên màn hình sẽ không bị nhấp nháy. Tuy tần số quét không thay đổi

nhưng mắt không phát hiện ra do độ rộng và khoảng cách hai dòng là rất nhỏ.

Khi quét xen kẽ thì số dòng của mỗi ảnh phải là số lẻ: z = 2m + 1, m là số nguyên. Mỗi

mành sẽ có (m + 1/2) dòng.

Trong quét xen kẽ tần số dòng (f

) là bội của tần số mành (f

= (m + 1/2)f

Ví dụ hệ truyền hình 625/50, có 50 mành, mỗi mành có 312,5 dòng:

= 50 Hz; f

= 25 x 625 = 50 x 312,5 = 15625 Hz.

Để lái tia điện tử người ta dùng xung quét dòng, quét mành có dạng răng cưa.

2.3.2 Đồng bộ

Thông tin về cảnh vật được truyền đi mang thông tin về độ chói, màu sắc thay đổi theo thời

gian.

Ảnh cần truyền được chia thành nhiều phần tử ảnh nhỏ nhờ bộ quét, mỗi phần tử là một

điểm ảnh.

Các điểm ảnh sẽ được chuyển đổi thành tín tín hiệu điện tương ứng và được sắp xếp liên

tục cho ta dòng tín hiệu mang thông tin đầy đủ của một ảnh, đây chính là tín hiệu hình.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 2. 24: Tín hiệu hình

Khi truyền hết một ảnh sẽ truyền ảnh kế tiếp. Các ảnh liên tiếp được hiển thị liên tiếp trên

màn hình và cho ta cảm giác chuyển động của vật nhờ khả năng lưu ảnh trên võng mạc của

mắt người.

Dạng tín hiệu hình được vẽ trên hình 2.25. Tín hiệu hình là tín hiệu đơn cực tính, vì độ chói

của ảnh có trị số dương. Nếu ứng với điểm trắng của ảnh ta có điện áp tín hiệu là lớn nhất,

ứng với điểm đen của ảnh điện áp tín hiệu là nhỏ nhất ta có tín hiệu cực tính dương. Ngược

lại ta có tín hiệu cực tính âm.

Do tín hiệu hình đơn cực tính nên nó chứa thành phần một chiều hay trị trung bình. Trong

quá trình chuyển đổi ảnh quang thành tín hiệu điện, khi hết một dòng (quét thuận) tia điện tử

được đưa về đầu dòng tiếp theo (quét ngược). Trong quá trình quét ngược tín hiệu không

mang tin tức nên được dùng để truyền xung tắt dòng.

Tương tự thì khi hết một mành (quét thuận) tia điện tử được đưa về đầu dòng thứ nhất của

mành tiếp theo (quét ngược).

Trong quá trình quét ngược tín hiệu không mang tin tức nên được dùng để truyền xung

tắt mặt. Thời gian quét ngược của một mành thường bằng 23 30 chu kỳ của dòng.

Trong quá tình quét ảnh, xử lý tín hiệu tại phía phát, qua kênh thông tin, xử lý phía thu và

hiển thị thông tin phía thu cần phải được đồng bộ. Đồng bộ để quá trình khôi phục ảnh chính

xác theo thứ tự và đúng vị trí. Tín hiệu đồng bộ được tạo ra và chèn vào truyền cùng tín hiệu

video. Tín hiệu video, xung xóa và tín hiệu đồng bộ cho ta tín hiệu hình đầy đủ hình

2.26.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 2. 25: Xung đồng bộ và xung cân bằng

Tín hiệu đồng bộ dùng để khống chế bộ quét trong máy thu hình để điều khiển tia điện tử

của ống thu đồng bộ, đồng pha với ống phát. Tín hiệu đồng bộ là các xung, xung đồng bộ

dòng, xung đồng bộ mành. Xung đồng bộ dòng để khống chế quá trình quét dòng, xung đồng

bộ mành dùng để khống chế quá trình quét mành.

Xung đồng bộ dòng, mành được đặt trên đỉnh của xung xóa dòng, xung xóa mành.

Trong khoảng thời gian xóa mành do thời gian khá lớn so với chu kỳ một dòng nên để đồng

bộ chính xác người ta còn truyền các xung cân bằng trước và sau xung đồng bộ mành trong

khoảng thời gian xóa mành.

Phổ của tín hiệu hình là dải từ thành phần có tần số thấp nhất ứng với tần số mặt đến thành

phần tần số cao nhất ứng với các chi tiết nhỏ nhất của ảnh.

Tần số cao nhất của tín hiệu hình phụ thuộc vào số dòng quét. Để có độ rõ càng cao thì

cần số dòng quét lớn dẫn đến độ rộng dải tần tăng lên.

Tần số cao nhất của tín hiệu hình nếu sử dụng quét liên tục 625 dòng, tỉ lệ khuôn hình là

4:3 và 25 ảnh /s là:

Số phần tử ảnh trong một dòng là: 625 x (4/3) = 833.

Số phần tử ảnh trong 1 giây là: 833 x 625 x 25 =13. 10

Như vậy tần số cao nhất của tín hiệu hình là 13MHz. Tuy nhiên khi sử dụng phương pháp

quét xen kẽ dải tần của tín hiệu hình giảm đi một nửa.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 2.26: Phổ tín hiệu hình

Phổ của tín hiệu hình trên hình 2.27. Phổ của tín hiệu hình là phổ gián đoạn, gồm các hài

của tần số mặt và các hài của tần số dòng.

Đặc điểm của tín hiệu hình là gián đoạn, giữa ác nhóm phổ hài của tần số dòng tồn tại các

khoảng trống. Trong truyền hình màu người ta lợi dụng các khoảng trống này để chèn phổ

của tín hiệu màu vào phổ tín hiệu chói.

2.4 Phát/thu tín hiệu truyền hình

2.4.1 Máy phát hình

Một máy phát vô tuyến truyền hình có nhiệm vụ phát đi đồng thời tín hiệu hình ảnh và tín

hiệu âm thanh ra một anten chung. Có thể chia máy phát vô tuyến truyền hình thành hai loại

là máy phát hình và máy phát tiếng. Máy phát hình có kết cấu rất phức tạp do tín hiệu hình có

độ rộng dải tần lớn. Hình 2.28 là sơ đồ khối cơ bản của máy phát hình.

Trong sơ đồ khối quan trọng nhất là khối điều chế kích thích. Nó có nhiệm vụ khuếch đại

xử lý, tạo sóng mang, điều chế, lọc biên tần thấp, sửa tuyến tính.

Máy phát hình được chia theo mức điều chế. Máy phát điều chế mức công suất thấp và

máy phát điều chế ở mức công suất cao, tương ứng có điều chế trung tần hay điều chế cao tần.

Các máy phát sử dụng điều chế trung tần có nhiều ưu điểm nên hiện nay chủ yếu sử dụng

phương pháp này.

Hình 2.27: Sơ đồ khối cơ bản của máy phát hình

lOMoARcPSD|10435767

2.4.2 Máy thu hình

Nhiệm vụ của máy thu hình là thu tín hiệu cảm ứng từ anten thu và biến đổi thành tín hiệu

hình và tiếng.

a. Sơ đồ máy thu hình màu

Sơ đồ khối máy thu hình hình 2.29. Tín hiệu cao tần đưa tới khối chọn kênh. Khối này có

nhiệm vụ chọn kênh thu, khuếch đại và biến cao tần thành trung tần hình f

tth

và trung tần tiếng

ttt

(đổi tần). Để trung tần ổn định trong máy thu hình màu có mạch tinh chỉnh tần số AFT

(Automatic Fine Tuning). Mạch tự động điều chỉnh độ khuếch đại AGC (Automatic Gain

Control).

 Đường tiếng qua khuếch đại trung tần tiếng, tách sóng điều tần, khuếch đại đưa ra loa.

 Đường hình trung tần hình qua tách sóng thị tần, khuếch đại và đưa ra hai tín hiệu chói

và tín hiệu màu.

 Tín hiệu chói được khuếch đại làm trễ để cùng đến đèn hình với tín hiệu màu cùng lúc.

 Tín hiệu màu qua ma trận để tạo ra các tín hiệu hiệu màu: R-Y, G-Y, B-Y cung cấp

cho đèn hình.

 Mạch tách xung đồng bộ từ tín hiệu hình để điều khiển khối quét mành, quét dòng.

 Khối quét dòng tạo điện áp lái tia điện tử theo chiều ngang. Ngoài ra nó còn cung cấp

thông tin cho mạch tạo dòng hội tụ và mạch sửa méo gối và cung cấp thông tin cho

khối đồng bộ màu.

 Khối quét mành tạo điện áp lái tia điện tử theo chiều đứng. Ngoài ra nó còn cung cấp

thông tin cho mạch tạo dòng hội tụ và mạch sửa méo gối. Khối chỉnh lưu cao áp tạo

điện áp một chiều cao thế cho đèn hình.

 Ngoài ra còn các khối như: Mạch tạo dòng hội tụ, mạch cân bằng trắng, mạch khử từ,

mạch làm sạch màu và mạch nguồn.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 2.28: Sơ đồ khối máy thu hình màu

2.5 Thiết bị hiển thị

Thiết bị hiển thị hay màn hình là thiết bị cuối cùng hiển thị thông tin hình ảnh bên phát gửi

tới. Hiện nay thiết bị hiện thỉ rất đa dạng nhưng về cơ bản nó được chia làm hai công nghệ

chính: Màn hình tương tự CRT hay còn gọi là đèn hình. Màn hình công nghệ số: Màn hình

hình tinh thể lỏng LCD, màn hình Plasma, màn hình máy chiếu, màn hình LED.

 Màn hình CRT: được sử dụng phổ biến hiện nay. Chất lượng hình ảnh khá cao, khá

chân thực, và có độ tương phản tốt và hiển thị màu sắc sắc nét. Tuy nhiên, nhược điểm

chính của loại màn hình này là tiêu hao năng lượng lớn, kích thước lớn, cồng kềnh và

nặng nề. Hiện nay, đã có một số loại màn hình CRT phẳng hơn, ống hẹp hơn, có tuổi

thọ lớn hơn.

 Màn hình Plasma: được tạo thành từ nhiều tế bào nhỏ chứa một loại khí đặc biệt. Khi

khí được kích thích bởi một tín hiệu điện, khí ion hóa và trở thành dạng plasma phát

sáng rực rỡ trong sắc thái của màu đỏ, xanh dương và xanh lá cây. Các tế bào được tổ

chức để tạo thành bộ 3 màu cơ bản hoặc các nhóm của ba màu sắc mà sau đó được

trộn lẫn và pha trộn bằng mắt để tạo thành hình ảnh. Tín hiệu quét các tế bào theo

chiều ngang như trong một màn hình CRT.

lOMoARcPSD|10435767

 Màn hình tinh thể lỏng LCD: sử dụng hóa chất đặc biệt kẹp giữa miếng kính. Những

hóa chất này được thiết kế để được kích hoạt bằng điện để chúng chặn ánh sáng hoặc

cho ánh sáng qua. Một ánh sáng trắng sáng được đặt phía sau màn hình. Sau đó, các

phần màu đỏ, xanh dương và xanh lá cây của màn hình được kích hoạt để đi qua vùng

mong muốn của ánh sáng. Màn hình cũng được làm theo hình thức nhóm ba chấm

màu hoặc các phân đoạn để tạo ra bất kỳ màu sắc nào mong muốn. Tín hiệu điện quét

qua các chấm màu theo chiều ngang, như trong các loại TV khác để tạo lại hình ảnh.

Màn hình LCD là rất phổ biến trong màn hình máy tính, nhưng bây giờ khá phổ biến

cho cả TV. Khi giá thành giảm sẽ có nhiều TV sử dụng màn hình LCD.

 Màn hình máy chiếu: Một lựa chọn phổ biến cho màn hình lớn là màn hình máy

chiếu. Một chùm ánh sáng rất sáng được truyền qua một màn hình LCD nhỏ hơn và

sau đó thông qua một ống kính phóng đại, tạo ra một hình ảnh từ 40 đến 60 inch (đo

theo đường chéo). Màn hình chiếu sử dụng DLP chip (Digital Light Processing Texas

Instruments). Chip được chế tạo với các hệ thống vi cơ điện tử (MEMS). Chúng bao

gồm hàng ngàn các phân đoạn nhỏ mỗi gương có góc nghiêng khác nhau có thể kiểm

soát được. Những gương phản chiếu ánh sáng qua ống kính màu để tạo ra một hình

ảnh phản chiếu rất lớn.

 Màn hình LED: Các công ty như Samsung Electronics đang đầu tư vào TV độ nét

cao với điốt phát sáng (LED) và laser, chúng tạo ra một phạm vi màu sắc rộng hơn so

với bóng đèn.

 Đèn LED tạo ra các màu cơ bản: đỏ, xanh lá cây và xanh dương. Những tia sáng

được phát ra trong một dải hẹp độ dài sóng rất gần với những người duy nhất, màu sắc

tinh khiết, cho ra hình ảnh rực rỡ. Ba màu cơ bản được chiếu trong cường độ khác

nhau ở cùng một chỗ trên màn ảnh truyền hình, và tạo ra một bảng màu của các màu

sắc trong một phạm vi rộng lớn hơn so với TV mà không có công nghệ này.

Hiện tại, các đèn LED trong bộ truyền hình là tất cả trong mô hình chiếu phía sau. Các

thiết bị này được dự kiến sẽ kéo dài tuổi thọ của truyền hình, không giống như bóng đèn

thường được sử dụng trong TV chiếu phía sau, roomates thường phải được thay thế mỗi

vài năm với chi phí cao.

2.6 Các chuẩn truyền hình

Truyền hình màu dựa trên lý thuyết ba màu. Trong đó mọi màu sắc đều có thể tạo ra từ

các màu cơ bản. Tín hiệu màu có độ rộng dải tần lớn hơn tín hiệu đen trắng.

Truyền hình màu được phát triển dựa trên kỹ thuật truyền hình đen trắng do đó để có thể

đồng thời sử dụng được cả truyền hình màu và đen trắng phải thỏa mãn tính kết hợp. Tức là

truyền hình màu có thể thu được chương trình đen trắng và ngược lại. Truyền hình màu cũng

không được làm tăng độ rộng băng tín hiệu, không được làm tăng số kênh thông tin.

lOMoARcPSD|10435767

2.6.1 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu

Hình ảnh cần truyền qua camera truyền hình màu được biến đổi thành 3 tín hiệu màu cơ

bản E

, E

như hình 2.30. Các tín hiệu màu cơ bản này được đưa qua các mạch hiệu chỉnh

gamma, các mạch này sử dụng để bù méo gamma do ống thu ở phía bên thu gây lên. Các tín

hiệu đã bù méo E’

, E’

E’

được đưa vào mạch ma trận tạo ra tín hiệu chói E’

và hai tín

hiệu mang màu S

, S

. Các tín hiệu S

và S

điều chế dao động tần số mang phụ tạo ra tín hiệu

mạng màu cao tần U

. Trong bộ cộng, các tín hiệu E’

và U

được trộn với nhau để trở thành

tín hiệu truyền hình màu tổng hợp E

= E’

+ E’

. Tín hiệu E

này được truyền đến bên thu

bằng cáp, hệ thống viba hoặc máy thu phát vô tuyến điện.

Hình 2.29: Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền hình màu

Quá trình biến đổi các tín hiệu màu cơ bản E

, E

thành tín hiệu truyền hình màu tổng

hợp E

gọi là quá trình mã hoá tín hiệu màu.

Bên thu sau khi tách sóng video nhận được tín hiệu màu E

. Quá trình này gọi là quá trình

giải mã tín hiệu màu.

được lọc ra lấy tín hiệu chói và tín hiệu màu cao tần. Sau tách sóng màu ta thu được hai

tín hiệu hiệu số màu. Từ tín hiệu chói và tín hiệu hiệu số màu ma trận sẽ tạo ra tín hiệu màu

cơ bản E E E

đưa đến ống thu để cho hình ảnh đã truyền.

2.6.2 Tín hiệu truyền hình màu

a. Tín hiệu chói

Các tín hiệu truyền hình màu cơ bản đều có mang tin tức về độ chói, vì rằng khi độ chói

của hình cần truyền tăng hoặc giảm thì biên độ các tín hiệu màu cơ bản cũng tăng hoặc giảm

theo, nhưng tỷ lệ giữa chúng không thay đổi.

Tín hiệu chói trong các hệ truyền hình màu sau hiệu chỉnh gamma được chọn theo biểu

thức:

E’

= 0,299E’

+ 0,587E’

+ 0,114E’

lOMoARcPSD|10435767

Hay có thể viết:

Y’ = 0,299R’ + 0,587G

’

+ 0,114B

’

Trong

đó:

E’

là điện áp tín hiệu chói sau khi chỉnh gamma

E’

, E’

là các điện áp tín hiệu màu sau khi đã chỉnh gamma.

b. Tín hiệu hiệu số màu

Cần chọn tín hiệu mang màu sao cho khi phát ảnh đen trắng thì tín hiệu mang màu triệt tiêu,

chỉ còn lại Y. Ngoài ra tín hiệu mang màu không tăng biên độ khi tăng độ chói của ảnh, nghĩa

là tín hiệu mang màu không mang tin tức về độ chói. Các tín hiệu mang màu được truyền đi

là các tín hiệu hiệu màu R-Y và B-Y.

Người ta không truyền G-Y vì nó có dải băng rộng hơn hai hiệu màu kia và biên độ biến

thiên của G-Y nhỏ không rõ ràng.

Tại bên thu G-Y sẽ được tìm lại thông qua R-Y và B-Y theo công thức sau:

Y’ = 0,299R

’

+ 0,587G

’

+ 0,114B

’

= 0,299(R

’

-Y

’

) + 0,587(G

’

-Y

’

) +0,114(B

’

-Y

’

) + Y’

0,299(R

’

Y )

’

0,114 B

’

-Y

’

0,587

= 0,509(R’-Y’) – 0,194(B’-Y’)

c. Tín hiệu thành phần và tín hiệu tổng hợp

Hệ thống truyền hình cho phép sử dụng hai dạng tín hiệu, được gọi là tín hiệu video thành

phần và tín hiệu video tổng hợp, để xử lý, lưu trữ và truyền phát chương trình.

Tín hiệu video thành phần bao gồm bộ ba tín hiệu được xử lý riêng rẽ. Có hai tập các tín

hiệu video thành phần được sử dụng, bao gồm:

Tín hiệu RGB: Các tín hiệu thành phần RGB là các tín hiệu cơ bản của truyền hình màu,

mỗi một tín hiệu biểu diễn cho một màu cơ bản.

Tín hiệu Y, R-Y và B-Y: Các tín hiệu Y, R-Y và B-Y là tổ hợp các giá trị tín hiệu màu cơ

bản RGB.

Như vậy tín hiệu video thành phần chỉ cần một kênh truyền, còn tín hiệu video thành phần

cần tới ba kênh truyền và có độ rộng băng tần lớn hơn. Tùy theo yêu cầu trong từng lĩnh vực

mà loại tín hiệu nào được sử dụng.

lOMoARcPSD|10435767

d. Ghép phổ tín hiệu mang màu và tín hiệu chói

Nếu tín hiệu mang màu được đem điều chế một dao động có tần số mang phụ f

sao cho

tín hiệu đã điều chế (gọi là tín hiệu mang màu cao tần) có các vạch phổ nằm đúng vào vùng

khe hở của phổ tín hiệu mang màu có thể phát đi cùng với tín hiệu chói trong cùng một dải

tần số.

Các vạch phổ của tín hiệu mang màu cao tần được “ghép” xen kẽ với các vạch phổ của tín

hiệu chói. Lúc đó tần số mang phụ f

phải bằng (n-1/2)f

, trong đó n là số nguyên, f

là tần

số dòng.

Hình 2.30: Phổ tín hiệu chói và tín hiệu màu cao tần

Phép điều chế ở đây nhằm dịch phổ của tín hiệu mang màu lên phía tần số cao của tín hiệu

chói, đồng thời đảm bảo cho các vạch phổ của hai loại tín hiệu có thể đan vào nhau mà không

trùng pha. Hình 2.31 minh hoạ phổ tín hiệu chói và tín hiệu hiệu màu cao tần.

Bên máy thu chỉ cần một bộ lọc đặc biệt có dạng thông dải hoặc đặc tính hình lược có thể

tách riêng tín hiệu mang màu cao tần ra khỏi tín hiệu chói. Tín hiệu mang màu cao tần nhận

được sau bộ lọc là tín hiệu mang màu tần số video. Sự điều chế có thể là điều biên, điều tần

hoặc điều biên lẫn điều pha… Sau tách sóng chúng ta lại thu được tín hiệu mang màu tần số

video (tần số cơ sở).

Như vậy, khi chọn tần số sóng mang phụ cần phải thoả mãn:

 Tần số mang phụ phải ở miền tần số cao của phổ tín hiệu chói

 Phải nhỏ hơn tần số cao nhất của phổ tần tín hiệu chói

Việc ghép phổ các tín hiệu như vậy có thể tiết kiệm được dải thông của hệ thống truyền

hình, tuy nhiên không tránh khỏi sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các loại tín hiệu. Tín hiệu tần

lOMoARcPSD|10435767

số mang phụ f

có thể gây nhiễu dưới dạng màn lưới trên màn ảnh. Đồng thời tín hiệu chói

có thể gây lên sự sai màu do các thành phần tần số cao của tín hiệu chói không tách bỏ hoàn

toàn ra khỏi tín hiệu mang màu bằng các bộ lọc đơn giản được. Để giảm ảnh hưởng này có

thể:

 Chọn tần số mang phụ cao đến mức cho phép, bởi vì, ở miền tần số càng cao biên độ

của thành phần phổ của tín hiệu chói càng nhỏ.

 Tăng đến mức cho phép giá trị tín hiệu màu.

Với cách bố trí tần số như vậy, các thành phần phổ của tín hiệu chói và của tín hiệu màu

không trùng nhau, nên ở phía thu có khả năng tách riêng chúng.

Thông thường tín hiệu mang màu được phát có dải tần chỉ khoảng 1,5 MHz. Cơ sở để chọn

dải tần tín hiệu mang màu thấp như vậy là khả năng phân biệt của mắt đối với các chi tiết có

màu kém hơn các chi tiết đen trắng.

Nếu dải tần của tín hiệu chói khoảng 6 MHz thì tần số mang phụ chọn khoảng 4,5 MHz.

Chọn tần số mang phụ cao hơn thì các lưới nhiễu khó nhận thấy hơn nhưng làm cho phổ tín

hiệu mang màu cao tần không nằm gọn trong phổ của tín hiệu chói, làm mở rộng dải thông

của cả hệ thống truyền hình màu. Việc chọn tần số mang phụ trong các hệ thống truyền hình

màu khác nhau sẽ được xem xét kỹ trong các phần sau.

2.6.3 Bộ lập mã màu và bộ giải mã màu

Hình 2.32 minh hoạ sơ đồ khối chức năng một bộ mã hoá tín hiệu truyền hình màu.

Ma trận tạo ra thành phần tín hiệu chói E’

và các tín hiệu màu E’

R-Y

và E’

B-Y

từ các tín hiệu

màu cơ bản E’

, E’

. Thành phần hiệu màu qua một bộ lọc để giới hạn dải thông, sau đó

đưa và điều chế hai sóng mang phụ. Bộ cộng phối hợp hai tín hiệu hiệu màu đã điều chế và

tín hiệu chói được làm trễ (đồng bộ với tín hiệu hiệu màu qua các quá trình xử lý trước đó),

tạo ra tín hiệu tổng hợp tại đầu ra.

Hình 2. 31: Sơ đồ khối bộ mã hoá màu

lOMoARcPSD|10435767

Hình 2.33 minh hoạ quá trình giải mã từ tín hiệu tổng hợp thành các tín hiệu màu cơ bản.

Đây là quá trình ngược lại so với quá trình tổng hợp tín hiệu màu.

Tín hiệu truyền hình màu tổng hợp được đưa qua các bộ lọc để lấy được thành phần tín hiệu

màu và tín hiệu chói riêng biệt. Thành phần tín hiệu màu được giải điều chế để tạo lại các tín

hiệu màu ban đầu. Tín hiệu chói cũng được làm trể để phối hợp với quá trình xử lý ở kênh

màu. Ba tín hiệu này được đưa vào ma trận để biến đổi thành các tín hiệu màu cơ bản.

Hình 2. 32: Sơ đồ khối bộ giải mã màu

2.6.4 Hệ truyền hình màu NTSC

Năm 1950, hệ thống truyền hình màu NTSC (National Television Standard Committee)

được hình thành tại Mỹ có tính tương hợp đầu tiên trên thế giới. Theo hệ NTSC, tín hiệu chói

được tạo ra từ ba tín hiệu màu cơ bản và phát đi trong toàn dải tần dành cho hệ thống truyền

hình đen trắng thông thường. Tín hiệu chói được xác định theo biểu thức:

’

= 0,299R

’

+ 0,587G

’

+ 0,114B

’

Trong đó Y

’

, G

’

, B

’

là giá trị điện áp tín hiệu chói và ba màu cơ bản sau hiệu chỉnh

gamma. Tần số cao nhất của tín hiệu chói là 4,2 MHz.

Hình 2. 33: Quan hệ giữa I, Q và (R - Y) và (B - Y)

Hai tín hiệu khác được truyền đồng thời cùng một lúc với tín hiệu chói là hai tín hiệu mang

tin tức về màu. Hệ NTSC cho phép dùng một tín hiệu màu có dải tần rộng và một tín hiệu

màu có dải tần hẹp hơn, phối hợp độ rõ màu của ảnh truyền hình và khả năng chống lại các

lOMoARcPSD|10435767

hiện tượng nhiễu giữa các tín hiệu màu sau mạch tách sóng đồng bộ. Để có thể “đan” các vạch

phổ của tín hiệu màu vào tín hiệu chói, các tín hiệu màu được dịch phổ về phía trên bằng phép

điều chế với tần số mang phụ xác định. Sự điều chế ở đây khá đặc biệt gọi là điều chế vuông

góc, cho phép bằng một sóng mang phụ có thể mang đi hai tin tức độc lập, đó là hai tín hiệu

màu.

Kết quả nghiên cứu cho thấy chỉ có các màu nằm theo hướng Q (hình 2.34) lệch pha

so với trục B-Y (màu tía thiên về lơ) là mắt người phân tích kém nhất và dải tần tương

ứng chỉ cần 0,5 MHz. Còn lại tất cả các hướng khác, dải thông tương ứng đều xấp xỉ 1,5 MHz.

Vì vậy, ở hệ NTSC không sử dụng hệ trục (R-Y) và (B-Y) mà hai tín hiệu màu tính theo hệ

toạ độ I(E’

), Q(E’

) và được gọi là tín hiệu I và Q. Tín hiệu màu I và Q được tính theo biểu

thức:

I 0,877(R Y c) os33

0,493(B Y)sin33

Q 0,877(R Y)sin33

0,493(B Y c) os33

I 0,735(R Y) 0,268(B Y)

Q 0,487(R Y) 0,413(B Y)

Ở đây tín hiệu R-Y được nén với hệ số 0,877, còn B-Y được nén với hệ số 0,413 để giảm

sự ảnh hưởng của tín hiệu màu vào tín hiệu chóiViệc xoay hệ trục đi 33

như trên giúp dải tần

tín hiệu Q chỉ 0,5 MHz và dải tần tín hiệu I theo lý thuyết là 1,5 MHz trên thực tế cũng chỉ

truyền 1,2 MHz. Với cách chọn trục như vậy có thể giảm thiểu tối đa sự phá rối của tín hiệu

sắc vào tín hiệu chói, đồng nghĩa với việc thu hẹp dải thông tín hiệu sắc càng nhiều, càng tốt,

khi tín hiệu hình màu NTSC được truyền đi trên kênh sóng FCC hẹp có 4,5 MHz trong đó Y

chỉ có 4,2 MHz.

a. Điều chế vuông góc

Trước khi nằm chèn vào (nhập chung vào) với tín hiệu chói, hai tín hiệu sắc được điều biên

nén vào sóng mang phụ f

có tần số được chọn là 3,58 MHz.

Hình 2.34: Điều chế vuông góc

lOMoARcPSD|10435767

Hình 2.35 là sơ đồ khối mạch điều chế vuông góc, từ tín hiệu điều chế E’

và E’

với

sóng mang phụ. Sau điều chế hai tín hiệu được cộng tuyến tính bởi mạch cộng.

b. Sóng mang phụ

Cả hai tín hiệu I và Q được điều chế vuông góc với tần số sóng mang bằng: f

= (2n+1)(f

/2)

Trong đó :

- n là số nguyên dương

- f

là tần số dòng

- f

là tần số sóng mang phụ

Với f

bằng một số lẻ lần nửa tần số dòng, phổ của tín hiệu màu sau điều chế sẽ xen kẽ với

phổ của tín hiệu chói. Thông tin về màu sắc của ảnh cần truyền được truyền cùng dải phổ của

tín hiệu truyền hình đen trắng. Để tránh can nhiễu vào tín hiệu chói, hiệu giữa trung tần tiếng

và sóng mang màu phải bằng một số lẻ lần nửa tần số dòng. Nói một cách khác, trung tần

tiếng (f

) phải bằng một số nguyên lần tần số dòng:

Mặt khác, hệ NTSC ra đời trong môi trường đã tồn tại truyền hình đen trắng theo tiêu chuẩn

FCC trong nhiều năm. Trung tần tiếng của hệ FCC đã được xác định bằng 4,5 MHz. Vì vậy,

với hệ NTSC tiêu chuẩn (z = 525 dòng) chọn n = 286 sẽ thoả mãn điều kiện trên, ta có:

Tần số dòng:

4,5.10

(NTSC) 15734,264Hz

286

Tần số mặt:

59,94Hz

Tần số sóng mang phụ:

(2n 1)( f

/ 2) 3,58MHz

Với hệ NTSC 625 dòng, chọn n = 283 ta có:

(2n 1)( f

/ 2) 4,43MHz

c. Tín hiệu đồng bộ màu

Tại máy thu nhận được tín hiệu điều biên nén, phải tách sóng để lấy lại tín hiệu. Một

cách đơn giản là “kéo dãn” sóng điều biên nén ra bằng cách cộng thêm vào sóng điều biên

lOMoARcPSD|10435767

nén một sóng mang hình sin thuần tuý. Phép cộng này chỉ lấy đúng ra được tín hiệu khi pha

của sóng sin cũng chính là pha của sóng điều biên nén. Tức là để cho màu sắc của ảnh truyền

hình màu không sai khác so với màu sắc của ảnh cần truyền đi, cần phải đảm bảo điều kiện

tần số và pha của sóng mang phụ chuẩn được tạo ra của máy thu hình và sóng mang phụ ở

phía phát luôn luôn bằng nhau.

Hình 2.35: Xung đồng bộ màu hệ NTSC

Tại máy thu người ta có thể dễ dàng tạo ra sóng mang hình sin bằng một thạch anh, nhưng

làm sao đảm bảo pha của sóng sin này cũng trùng với pha của sóng mang tại đài phát. Đối với

hệ NTSC, do tần số mang màu f

bị nén hoàn toàn ở mạch điều biên cân bằng, bên phát

không truyền sang phía thu, vì vậy máy phát phải truyền đi tín hiệu đồng bộ màu (Colour

Burst), mang tin tức về pha gốc của sóng mang phụ, để thực hiện đồng bộ và đồng pha cưỡng

bức sóng mang phụ được tạo ra ở máy thu.

Tín hiệu đồng bộ màu là chuỗi xung gồm 8 đến 10 chu kỳ, có tần số đúng bằng tần số sóng

mang phụ, và được đặt sau các xung xóa dòng. Xung đồng bộ màu trên hình 2.36. d. Phổ tần

của các tín hiệu

Phổ của tín hiệu màu tổng hợp trong hệ NTSC, bao gồm phổ tần tín hiệu chói Y’ và phổ tần

tín hiệu màu I và Q. Dải tần của tín hiệu chói từ (0÷4,2) MHz, của tín hiệu màu Q từ (3÷4,2)

MHz, của tín hiệu màu I từ (2,3÷4,2) MHz. Cả hai dải biên tần của tín hiệu Q đều được truyền

sang phía thu còn tín hiệu I bị nén một phần biên tần trên, hình 2.37.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 2.36: Phổ tần tín hiệu màu

e. Bộ lập mã màu

Hình 2.38 là sơ đồ khối đơn giản của bộ lập mã màu ở hệ NTSC. Trong sơ đồ này không

vẽ các mạch khuếch đại, mạch ghim, mạch vi phân…

Mạch ma trận hình thành tín hiệu chói Y’ và hai tín hiệu màu I, Q từ các tín hiệu màu cơ

bản R’, G’, B’.

Mạch lọc thông thấp (LTT) đối với tín hiệu I có tần số giới hạn trên là 1,3 MHz (ở mức 2

dB); còn đối với tín hiệu Q là 0,6 MHz (ở mức 6dB).

Mạch tạo sóng mang phụ (TSMP) bằng thạch anh tạo ra dao động điều hoà có tần số f

= 3,58 MHz và góc pha là 180

(so với trục (B-Y). Dao động này qua mạch dịch pha -57

đảm bảo cho sóng mang phụ đặt lên mạch điều biên cân bằng (ĐBCB

) có góc pha ĐBCB

có góc pha 33

. Tại lối ra mạch cộng C

nhận được tín hiệu màu u

. Tại mạch cộng C

thực

hiện cộng tín hiệu chói với xung đồng bộ đầy đủ và xung tắt đầy đủ.

Tín hiệu Y’ qua đường truyền có dải thông tần rộng nhất, còn tín hiệu Q qua đường truyền

có dải thông tần hẹp nhất, cho nên tín hiệu Q truyền với vận tốc chậm nhất, còn tín hiệu Y’

truyền với vận tốc nhanh nhất. Để cho các tín hiệu Y’, I và Q ứng với từng phần tử ảnh đến

mạch cộng C

cùng một lúc, phải có trễ 1 với thời gian trễ chứng 0,7 µs và trễ 2 với thời gian

trễ chứng 0,5 µs.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 2.37: Sơ đồ khối đơn giản của bộ lập mã màu ở hệ NTSC

Tại mạch cộng C

, cộng tín hiệu chói (kể cả XĐBĐĐ và XTĐĐ) với tín hiệu màu và tín

hiệu đồng bộ màu. Tín hiệu màu đầy đủ U

tổng

nhận được trên lối ra C

qua mạch lọc thông

thấp có dải thông (0÷4,2) MHz truyền tới máy phát hình.

f. Bộ giải mã màu

Kênh chói

Theo hình 2.39, kênh chói gồm có mạch nén dao động tần số hiệu (4,5MHz), dây trễ, mạch

lọc chặn dải và một số tầng khuếch đại.

Dây trễ dải rộng, có dải thông 4,2MHz, để cho tín hiệu chói và các tín hiệu màu của cùng

một ảnh phần tử đến mạch ma trận cùng một lúc.

Mạch lọc chắn dải nén sóng mang phụ và các thành phần phổ của tín hiệu màu gần f

nhằm

giảm ảnh hưởng của tín hiệu màu đến chất lượng ảnh truyền hình màu.

Trong kênh chói còn có thể có mạch ghim khôi phục thành phần một chiều của tín hiệu.

Kênh màu

Gồm có mạch lọc thông dải, mạch tách sóng đồng bộ, lọc thông thấp và một số tầng khuếch

đại và dây trễ dải hẹp.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 2.38: Sơ đồ khối chức năng bộ giải mã màu hệ NTSC

Mạch lọc thông dải chọn lấy tín hiệu màu, tín hiệu đồng bộ màu và nén các thành phần

tần số thấp của tín hiệu chói nằm ngoài phổ tần của tín hiệu màu. Ở lối ra của các mạch lọc

thông thấp nhận được tín hiệu màu I và Q.

Mạch ma trận tạo các tín hiệu màu cơ bản R’, G’, B’ từ các tín hiệu Q, I, Y’. Các tín hiệu

này sau khi được khuếch đại đến giá trị cần thiết đảm bảo cực tính âm, sẽ đặt lên catốt của

súng điện tử tương ứng trong đèn hình màu.

2.6.5 Hệ truyền hình màu PAL

Hệ truyền hình NTSC tồn tại một số nhược điểm như sự nhạy cảm của tín hiệu màu với

méo pha, và méo pha vi sai- do sự biến đổi pha sóng mang phụ, làm cho màu sắc ảnh khôi

phục không được chính xác. Thiết bị của hệ thống đòi hỏi độ chính xác cao. Để khắc phục

nhược điểm của hệ thống NTSC, nhiều hệ truyền hình màu đã lần lượt ra đời và có những

khác biệt so với hệ NTSC. Hệ truyền hình PAL là hệ truyền hình được CHLB Đức nghiên

cứu và được xem là hệ tiêu chuẩn từ năm 1966. Đây là truyền hình đồng thời, nó đồng thời

truyền tín hiệu chói và hai tín hiệu hiệu màu.

a. Tín hiệu PAL và phương pháp điều chế

Tín hiệu chói Y của hệ PAL cũng được xác định theo biểu thức như tronh hệ NTSC. Dải

tần tín hiệu video hệ PAL rộng 5 MHz, tương thích với tiêu chuẩn quét 625/50. Tín hiệu màu

được ghép kênh theo tần số cùng tín hiệu chói để truyền đi. Hai tín hiệu hiệu màu là:

V 0,877(R Y) 0,615R 0,515G 0,1B

lOMoARcPSD|10435767

U 0,493(B Y) 0,147R 0,2939G 0,437B

Hai tín hiệu hiệu màu U và V có độ rộng dải tần bằng nhau và bằng 1,3 MHz. Hệ PAL dùng

một song mang phụ mang đồng thời hai tín hiệu hiệu màu U và V, dùng phương pháp điều

chế vuông góc và có thành phần sóng mang phụ mang tín hiệu V đảo pha theo từng dòng quét.

Việc đảo pha này xảy ra trong thời gian quét ngược của dòng.

Việc đảo pha thành phần sóng mạng phụ tín hiệu hiệu màu V của hệ PAL nhằm giảm ảnh

hưởng của méo pha tín hiệu màu đến chất lượng ảnh màu được khôi phục.

Ở bộ giải mã màu, việc cộng tín hiệu màu của hai dòng liên tiếp thường thực hiện bằng dây

trễ có thời gian trễ t

b. Tần số sóng mang phụ

Khi chọn tần số sang mang phụ cần xét đến các yếu tố như:

 Ảnh hưởng của sóng mang phụ đến ảnh truyền hình đen trắng. Để giảm tính rõ rệt của

ảnh nhiễu do tín hiệu màu sinh ra trên ảnh truyền hình ở máy thu đen trắng, tần số số

sóng mang phụ ở hệ PAL được chọn theo:

fSC (2n 1). fH

2 2

Để tiếp tục giảm nhỏ mức độ rõ rệt của nhiễu, người ta xê dịch thêm ảnh nhiễu một lượng

/2 . Lúc đó:

fSC (2n 1). fH fV

2 2 2

 Tần số sóng mang phụ phải ở miền tần số cao của phổ tần tín hiệu chói.

 Thuận tiện cho việc biến đổi tín hiệu của hệ PAL thành tín hiệu của hệ NTSC, và

ngược lại.

 Dễ thực hiện chia tần để tạo ra các tần số f

, 2f

, f

nhằm làm cho giữa chúng có mối

liên hệ mật thiết với nhau.

 Với những yêu cầu trên, ở hệ PAL 625 dòng; chọn n = 284, f

= 15625, f

= 50 Hz.

Tần số sóng mang phụ f

được chọn:

(2n

4,43MHz

2 2 2

lOMoARcPSD|10435767

c. Tín hiệu đồng bộ màu

Cũng như đối với hệ NTSC, do phía phát sử dụng điều biên cân bằng, nên cần phải truyền

đi tín hiệu đồng bộ màu (hình 2.40), để thực hiện đồng bộ và đồng pha tín hiệu sóng mang

phụ chuẩn được tạo ở máy thu hình.

Hình 2.39: Tín hiệu đồng bộ màu hệ PAL

Ngoài ra, ở hệ PAL, thành phần sóng mang phụ mang tín hiệu màu V đảo pha theo từng

dòng, cho nên phía phát còn phải truyền thêm tin tức để phía thu biết được pha của từng dòng

quét.

Tín hiệu động bộ màu của hệ PAL là chuỗi xung gồm 8 đến 11 chu kỳ, có tần số đúng bằng

tần số mang màu f

được đặt ở sườn phía sau của các xung xoá dòng.

Pha ban đầu của tín hiệu đồng bộ màu của hệ PAL luôn thay đổi theo từng dòng để đảm

nhận chức năng đồng pha giữa các chuyển mạch điện tử.

d. Phổ tần của tín hiệu

Phổ tín hiệu màu hệ PAL được vẽ trên hình 2.41.

Hình 2.40: Phổ tần tín hiệu màu hệ PAL

lOMoARcPSD|10435767

e. Bộ mã hoá tín hiệu màu

Hình 2.42 vẽ sơ đồ khối đơn giản của một bộ mã hoá tín hiệu màu hệ PAL. Các tín hiệu

màu đã sửa méo gamma được đưa vào ma trận điện trở để tạo ra tín hiệu chói và hai tín hiệu

màu.

Các tín hiệu hiệu màu được giới hạn dải thông là 1,2 MHz trước khi đưa vào bộ điều chế

cân bằng tương ứng. Một sóng mang phụ tần số 4,43 MHz được đưa vào bộ điều chế U và

qua một bộ dịch pha ±90

đưa vào bộ điều chế V.

Hình 2.41: Bộ mã hóa tín hiệu PAL

Tín hiệu đồng bộ màu cũng được tạo ra nhờ một bộ di pha ±135

. Pha của tín hiệu U

và tín hiệu đồng bộ màu sẽ được chuyển tại tần số f

/2 = 7812,5Hz. Tín hiệu Y được làm trễ

để bù lại thời gian xử lý tín hiệu tại bộ lọc của tín hiệu hiệu màu. Bộ cộng sẽ phối hợp tín hiệu

chói, biên của tín hiệu thành phần màu đã điều chế, tín hiệu đồng bộ đầy đủ và đồng bộ sóng

mang phụ để tạo thành tín hiệu tổng hợp. f. Bộ giải mã tín hiệu màu PAL

Sơ đồ khối quá trình giải mã tín hiệu PAL được vẽ trên hình 2.43. Các dải biên tín hiệu màu

được tách ra nhờ bộ lọc thông dải và đưa vào hai bộ giải điều chế và đưa vào bộ tách tín hiệu

đồng bộ màu. Tín hiệu đồng bộ màu được điều khiển bằng một khoá màu lấy từ tín hiệu đồng

bộ dòng. Đầu ra của tín hiệu này dùng để đồng bộ bộ tạo sóng mang phụ.

Sóng mang phụ có pha biến đổi theo dòng giữa các giá trị ±135

tuỳ theo vector U. Đầu ra

bộ lọc thong thấp đưa vào bộ trễ 1T

và các bộ cộng, trừ. Tín hiệu tại đầu ra của bộ cộng chứa

lOMoARcPSD|10435767

các biên của U. Tín hiệu tại đầu ra của bộ trừ lần lượt là các biên của tín hiệu ±V. Hai tín hiệu

này được đưa vào hai bộ tách song đồng bộ. Pha của sóng mang phụ đưa vào bộ tách song U

là không đổi. Pha của sóng mang phụ đưa vào bộ tách sóng V biến đổi lần lượt ±90

theo

từng dòng.

Các tín hiệu hiệu màu sau tách sóng và tín hiệu chói sau bộ trễ được đưa vào ma trận để tạo

lại tín hiệu màu cơ bản ban đầu. Có thể nhận thấy, độ phân giải màu theo chiều dọc ở hệ PAL

bằng một nửa độ phân giải của thông tin chói.

Hình 2.42: Bộ giải mã tín hiệu PAL

2.6.6 Hệ truyền hình màu SECAM

Hệ truyền hình màu SECAM là hệ truyền hình màu đồng thời- lần lượt. Sau nhiều năm

hoàn thiện, năm 1967, hệ này có tên SECAM IIIB hay còn gọi là SECAM tối ưu. Hệ SECAM

IIIB có tính chống nhiễu tương đối cao, kém nhạy với méo pha, méo pha- visai, méo biên độ-

visai.

a. Tín hiệu màu và phương pháp điều chế

Tín hiệu chói Y’ được truyền ở tất cả các dòng, còn hai tín hiệu hiệu màu D’

và D’

truyền

lần lượt theo dòng quét trên hai sóng mang phụ có tần số trung tâm là f

và f

theo phương

pháp điều tần.

Tín hiệu chói Y’ vẫn được tính theo biểu thức như hệ NTSC, nhưng dải tần rộng 6 MHz:

’

= 0,299R

’

+ 0,587G

’

+ 0,114B

’

Hai

tín hiệu hiệu màu là:

1,9(R Y)

1,5(B Y)

lOMoARcPSD|10435767

Hai tín hiệu màu này có độ rộng dải tần bằng nhau và bằng 1,3 MHz (ở mức -3 dB). Dấu

trừ trước biểu thức trên biểu thị bởi cực tính tín hiệu (R-Y).

Hệ SECAM IIIB truyền lần lượt tín hiệu hiệu màu D’

và D’

để tránh nhiễu giao thoa giữa

chúng trên đường truyền.

Đối với các dòng truyền tín hiệu D

thì tần số mang màu phụ khi chưa điều chế bằng:

282.f

282.15,625 4,40625MHz

Đối với các dòng truyền tín hiệu D

thì tần số mang màu phụ khi chưa điều chế

bằng:

272.f

272.15,625 4,25MHz

Chọn f

và f

khác nhau để tăng tính chống nhiễu mà không làm giảm hệ thống tương

hợp và tần cao làm giảm méo giao thoa giữa các tín hiệu màu ở máy thu hình.

b. Làm méo tần thấp và tần cao

Ở hệ SECAM áp dụng biện pháp làm méo tín hiệu màu tần thấp và tần cao.

Làm méo tần thấp được thực hiện trước khi điều tần, nhằm làm tăng tính chống nhiễu của

hệ thống. Như vậy sau mạch tách sóng tần số phải có mạch sửa méo tần thấp.

Mạch làm méo tần cao được mắc sau mạch điều tần. Để khôi phục lại tín hiệu ban đầu tại

lối vào bộ giải mã màu của máy thu phải có mạch sửa méo tần cao.

c. Tín hiệu đồng bộ màu

Để tín hiệu màu D

và D

được quét lần lượt theo từng dòng trên màn hình của máy thu

hình đồng bộ với tín hiệu màu phát lần lượt theo từng dòng, máy phát phải truyền đi tín hiệu

đồng bộ màu.

Đồng bộ theo mành

Tín hiệu đồng bộ theo mành là tín hiệu điều tần. Tín hiệu đồng bộ màu theo mành có tần số

thay đổi với các xung có cực tính dương và cực tính âm.

Đối với các xung có cực tính dương tần số biến thiên từ 4,406 MHz đến 4,756 MHz. Còn

với các xung có cực tính âm tần số biến thiên từ 4,25 MHz đến 3,9 MHz.

Đồng bộ theo dòng

Xung đồng bộ màu theo dòng của hệ SECAM là một dao động điều hòa được xếp ở sườn

sau xung xóa dòng. Tần số của xung đồng bộ màu theo dòng bằng f

đối với dòng truyền D

và bằng f

đối với dòng truyền D

lOMoARcPSD|10435767

d. Phổ của tín hiệu màu tổng hợp

Phổ của tín hiệu màu tổng hợp trong hệ SECAM bao gồm phổ của tín hiệu chói Y

’

và phổ

tín hiệu điều tần của hai tín hiệu hiệu màu D’

và D’

hình 2.44. Hai tín hiệu màu được truyền

đầy đủ cả hai biên tần, biên độ nhỏ hơn biên độ tín hiệu chói.

Hình 2.43: Phổ tần tín hiệu màu hệ SECAM

d. Mã hóa tín hiệu SECAM

Hình 2.44: Sơ đồ khối của bộ mã hóa SECAM

Hình 2.45 là sơ dồ khối đơn giản của bộ mã hóa SECAM. Các màu cơ bản sau khi

được sửa méo gamma đư vào ma trận để tạo tín hiệu chói và hai tín hiệu hiệu màu. Hai tín

hiệu hiệu màu có dải tần là 1,5MHz, qua bộ làm méo, đưa vào mạch điều tần. Đầu ra các bộ

điều tần là bộ chuyển mạch tần số f

/2 = 7,8125kHz để chọn lần lượt từng dòng, qua bộ lọc

chuông trước khi đưa vào bộ cộng.

Tín hiệu chói được làm trễ để bù lại hai tín hiệu màu. Sau bộ cộng sẽ cho tín hiệu tổng

hợp.

lOMoARcPSD|10435767

e. Giải mã tín hiệu SECAM

Hình 2.46 là sơ đồ khối bộ giải tín hiệu SECAM. Tín hiệu tổng hợp được đưa qua bộ lọc

thông thấp có suy giảm tại các tần số 4,25MHz và 4,4MHz để thu được tín hiệu chói. Tín hiệu

tổng hợp qua bộ lọc thông dải và bộ lọc chuông ngược cho ta tín hiệu màu điều chế. Tín hiệu

này được đưa vào chuyển mạch trực tiếp và qua dây trễ 1T

Bộ chuyển mạch có tần số 7,8125kHz, để sóng mang màu vào bộ tách sóng theo thứ tự.

Sóng mang phụ được hạn biên trước khi đưa vào bộ tách sóng.

Tín hiệu màu sau khi được tách sóng qua bộ sửa méo đưa vào ma trận cùng tín hiệu chói

được làm trễ. Ma trận sẽ cho ra ba màu cơ bản ban đầu.

Hình 2.45: Bộ giải mã tín hiệu SECAM

2.7 Kết luận chương 2

Chương 2 đã trình bày các kiến thức cơ bản về truyền hình tương tự đen trắng và truyền

hình tương tự màu. Cụ thể các nội dung kiến thức đó là các nguyên lý về ảnh truyền hình, kỹ

thuật quét và đồng bộ, quá trình thu phát truyền hình và các chuẩn truyền hình như: NTSC,

PAL, SECAM. Đặc biệt lưu ý về đồng bộ màu trong các hệ thống truyền hình màu tương tự.

Ôn tập chương 2

1. Trình bày về sơ đồ khối của hệ thống truyền hình vô tuyến?

2. Trình bày về ảnh truyền hình?

3. Trình bày về kỹ thuật quét và đồng bộ trong truyền hình?

4. Trình bày về các chuẩn truyền hình mầu?

lOMoARcPSD|10435767

CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH SỐ

3.1 Giới thiệu chung về truyền hình số

Truyền hình số là tên gọi một hệ thống truyền hình mới mà tất cả các thiết bị kỹ thuật từ

Studio cho đến máy thu đều làm việc theo nguyên lý kỹ thuật số. Trong đó, một hình ảnh

quang học do camera thu được qua hệ thống ống kính, thay vì được biến đổi thành tín hiệu

điện biến thiên tương tự như hình ảnh quang học (cả về độ chói và màu sắc) sẽ được biến đổi

thành một dãy tín hiệu nhị phân (dãy các số 0 và 1) nhờ quá trình biến đổi tương tự số.

lOMoARcPSD|10435767

Số hóa toàn bộ hệ thống truyền hình nghĩa là chuyển tín hiệu tương tự sang dạng số từ

Camera truyền hình, máy phát hình, kênh truyền đến máy thu hình. Tuy nhiên, việc số hóa

hệ thống truyền hình hiện nay vẫn theo nguyên tắc giữ mối quan hệ với các hệ thống truyền

hình tương tự (NTSC, PAL, SECAM).

3.1.1 Các đặc trưng cơ bản

Một số vấn đề có liên quan đến truyền hình số và truyền hình truyền thống:

a. Băng tần: Yêu cầu về băng tần là sự khác nhau rõ nhất giữa truyền hình số và truyền

hình tương tự. Tín hiệu truyền hình số vốn gắn liền với yêu cầu băng tần rộng hơn. Ví

dụ, đối với tín hiệu video tổng hợp, yêu cầu tần số lấy mẫu bằng bốn lần tần số sóng

mang phụ - hệ NTSC là 14,4 MHz, nếu thực hiện mã hoá với những từ mã dài 8 bít, tốc

độ dòng bít sẽ là 115,2 Mbít/s, khi đó độ rộng băng tần khoảng 58MHz. Nếu có thêm

các bit sửa lỗi, yêu cầu băng tần sẽ phải tăng thêm nữa. Trong khi đó tín hiệu tương tự

chỉ cần một băng tần 4,25MHz là đủ. Tuy nhiên, với kỹ thuật nén, cho phép giảm độ

rộng băng tần xuống đáng kể.

b. Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm: Các hệ thống truyền hình truyền thống như: NTSC, PAL,

SECAM là các hệ thống truyền hình tương tự. Từ khâu tạo dựng, truyền dẫn, phát sóng

đến khâu thu tín hiệu đều chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố (nhiễu và can nhiễu từ nội

bộ hệ thống và từ bên ngoài) làm giảm chất lượng hình ảnh. Nhiễu tạp âm trong hệ thống

tương tự có tính chất cộng, tỷ lệ S/N của toàn bộ hệ thống là do tổng cộng các nguồn

nhiễu thành phần gây ra, vì vậy luôn luôn nhỏ hơn tỷ lệ S/N của khâu có tỉ lệ thấp nhất.

Một trong những ưu điểm lớn nhất của tín hiệu số là khả năng chống nhiễu trong quá

trình xử lý tại các khâu truyền dẫn và ghi. Tính chất này của hệ thống số đặc biệt có ích

cho việc sản xuất chương trình truyền hình với các chức năng biên tập phức tạp - cần

nhiều lần đọc và ghi. Việc truyền tín hiệu qua nhiều chặng cũng được thực hiện rất thuận

lợi với tín hiệu số mà không làm suy giảm chất lượng tín hiệu hình.

c. Méo phi tuyến: Tín hiệu số không bị ảnh hưởng bởi méo phi tuyến trong quá trình ghi

và truyền. Cũng như đối với tỉ lệ S/N, tính chất này rất quan trọng trong việc ghi - đọc

chương trình nhiều lần, đặc biệt đối với các hệ thống truyền hình nhạy cảm với các méo

khuếch đại vi sai như hệ NTSC.

d. Chồng phổ (Aliasing): Một tín hiệu truyền hình số được lấy mẫu theo cả chiều thẳng

đứng và chiều ngang, nên có khả năng xảy ra chồng phổ theo cả hai hướng. Theo chiều

thẳng đứng, chồng phổ trong hai hệ thống số và tương tự là như nhau. Độ lớn của méo

do chồng phổ theo chiều ngang phụ thuộc vào các thành phần tần số vượt quá tần số lấy

mẫu giới hạn Nyquist.

e. Xử lý tín hiệu: Tín hiệu số có thể được chuyển đổi và xử lý tốt các chức năng mà hệ

thống tương tự không làm được hoặc gặp nhiều khó khăn. Các công việc tín hiệu số có

thể thực hiện dễ dàng là: Sửa lỗi thời gian gốc, chuyển đổi tiêu chuẩn, dựng hậu kỳ,

giảm độ rộng băng tần v.v...

lOMoARcPSD|10435767

f. Khoảng cách giữa các trạm truyền hình đồng kênh: Tín hiệu số cho phép các trạm

truyền hình đồng kênh thực hiện ở một khoảng cách gần nhau hơn nhiều so với hệ thống

tương tự mà không bị nhiễu. Một phần vì tín hiệu số ít chịu ảnh hưởng của nhiễu đồng

kênh, một phần là do khả năng thay thế xung xoá và xung đồng bộ bằng các từ mã - nơi

mà trong hệ thống truyền dẫn tương tự gây ra nhiễu lớn nhất. Việc giảm khoảng cách

giữa các trạm đồng kênh kết hợp với việc giảm băng tần tín hiệu, tạo cơ hội cho nhiều

trạm phát hình có thể phát các chương trình với độ phân giải cao HDTV như các hệ

truyền hình hiện nay.

g. Hiệu ứng bóng ma (ghosts): Hiện tượng này xảy ra trong hệ thống tương tự do tín hiệu

truyền đến máy thu theo nhiều đường. Các hệ thống số có thể loại bỏ hoàn toàn hiện

tượng này.

Hình 3.1: So sánh chất lượng tín hiệu số và tương tự

Ưu điểm truyền hình số:

- Có khả năng phát hiện lỗi và sửa sai

- Tính phân cấp ( HDTV + SDTV)

- Thu di động tốt. Người xem dù đi trên ôtô, tàu hỏa vẫn xem được các chương trình

truyền hình. Sở dĩ như vậy là do xử lý tốt hiện tượng Doppler.

- Truyền tải được nhiều loại thông tin.

- Ít nhạy với nhiễu và các dạng méo xảy ra trên đường truyền. Bảo toàn chất lượng hình

ảnh. Thu số không còn hiện tượng “bóng ma ’’ do các tia sóng phản xạ từ nhiều hướng

đến máy thu. Đây là vấn đề mà hệ tương tự đang không khắc phục nổi.

- Phát nhiều chương trình trên một kênh truyền hình: Tiết kiệm tài nguyên tần số. Một

trong những ưu điểm của truyền hình số là tiết kiệm phổ tần số. Một transponder

36MHz truyền được 2 chương trình truyền hình tương tự song có thể truyền được 10

12 chương trình truyền hình số ( gấp 5 6 lần). Một kênh 8 MHz ( trên mặt đất )

chỉ truyền được 1 chương trình truyền hình tương tự song có thể truyền được 4 5

lOMoARcPSD|10435767

chương trình truyền hình số đối với hệ thống ATSC, 4 8 chương trình đối với hệ

DVB –T (tùy thuộc M-QAM, khoảng bảo vệ và FEC)

- Tiết kiệm năng lượng, chi phí khai thác thấp: Công suất phát không cần quá lớn vì

cường độ điện trường cho thu số thấp hơn cho thu tương tự ( độ nhạy máy thu số thấp

hơn -30 đến -20 DB so với máy thu analog).

- Mạng đơn tần (SFN): Cho khả năng thiết lập mạng đơn kênh, nghĩa là nhiều máy phát

trên cùng một kênh. Đây là sự hiệu quả lớn xét về mặt công suất và tần số.

- Tín hiệu số dễ xử lý, môi trường quản lý điều khiển và xử lý rất thân thiện với máy

tính …

Hình 3.2: So sánh phổ tín hiệu tương tự và tín hiệu số

Như vậy, truyền hình số gần như chiếm ưu thế hơn hẳn so với truyền hình truyền thống. Số

hóa hệ thống truyền hình là một điều tất yếu xảy ra. Tuy nhiên truyền hình số cũng có những

nhược điểm đáng quan tâm. Việc kiểm tra chất lượng tín hiệu số ở mỗi điểm của kênh truyền

thường phức tạp hơn (phải dùng mạch chuyển đổi số - tương tự). Dải thông của tín hiệu gốc

là lớn, do đó độ rộng băng tần của thiết bị và hệ thống truyền lớn hơn nhiều so với tín hiệu

tương tự. Tuy nhiên, bằng các kỹ thuật nén băng tần, tỉ lệ nén có thể đạt rất cao mà hầu như

người xem không nhận biết được sự suy giảm chất lượng.

3.1.2 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số

Trên thế giới các nước đang phát triển đã triển khai thử nghiệm công nghệ truyền dẫn phát

sóng số (vệ tinh, vi ba, cáp, phát sóng mặt đất) từ những năm của thập kỉ 90, đã và đang hoàn

thiện. Hiện nay 1 số nước đã phát sóng mặt đất bao gồm 1693 kênh (gồm 1572 kênh UHF ,

và 121 kênh VHF ). Tín hiệu âm thanh và hình ảnh sau khi đã xử lý, được chuyển đổi từ tín

hiệu tương tự sang tín hiệu số thông qua bộ biến đổi tương tự- số ADC, sau đó sẽ phát đi .

Việc truyền dẫn có thể thực hiện trong không gian giống truyền hình tương tự hoặc có thể

truyền thông qua dây dẫn (truyền hình cáp). Khi tín hiệu đến nhà thuê bao thì phải có bộ giải

mã tín hiệu để chuyển đổi tín hiệu từ số sang tương tự.

Hình

T Tiếng

Phổ tín hiệu số

Hình

Tiếng

Hình

Phổ

tín

hiệu

tương

tự

lOMoARcPSD|10435767

Hình 3.3 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình số

Nhà khai thác truyền hình thường nhận được nội dung từ nhiều nguồn, bao gồm video

địa phương, các kênh truyền hình cáp và vệ tinh, các nội dung này lại được xử lí truyền dẫn

đến người xem bằng cách đưa tín hiệu qua hệ thống truyền dẫn phát sóng truyền hình số. Các

khối chức năng trong hệ thống này gồm: Thu nhận tín hiệu, nén và mã hoá, điều chế, hệ thống

truy cập có điều kiện, hệ thống quản lý mạng.

Bộ biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số (A/D): Biến đổi tín hiệu truyền hình tương

tự thành tín hiệu truyền hình số, các tham số và đặc trưng của tín hiệu này được xác định từ

hệ thống truyền hình được lựa chọn. Tín hiệu truyền hình số tại đầu ra bộ biến đổi A/D được

đưa tới bộ mã hoá nguồn, tại đây tín hiệu truyền hình số có tốc độ dòng bit cao sẽ được nén

lOMoARcPSD|10435767

thành dòng bit có tốc độ thấp hơn phù hợp cho từng ứng dụng. Dòng bít tại đầu ra bộ mã hoá

nguồn được đưa tới thiết bị phát truyền tới bên thu qua kênh thông tin. Tại bên thu, tín hiệu

truyền hình số được biến đổi ngược lại với quá trình xử lý tại phía phát, giải mã tín hiệu truyền

hình số thành tín hiệu truyền hình tương tự.

Thiết bị truyền hình số dùng trong truyền hình là thiết bị đa kênh. Ngoài tín hiệu truyền

hình, còn có các thông tin kèm theo gồm các kênh âm thanh và các thông tin phụ như các tín

hiệu điện báo, thời gian chuẩn, tín hiệu kiểm tra.vv Tất cả các tín hiệu này được ghép thành

một dòng truyền tải theo các chuẩn giao thức ghép kênh gói. Hiện nay trên thế giới tồn tại 3

tiêu chuẩn truyền hình số ATSC do Mỹ đề xuất, DVB do châu Âu đề xuất và ISDB-T do Nhật

Bản đề xuất.

3.2 Số hóa tín hiệu truyền hình

3.2.1 Lựa chọn tín hiệu số hóa

Để biến đổi tín hiệu Video tương tự thành tín hiệu Video số ta có thể dùng 2 phương pháp

 Phương pháp 1: Biến đổi trực tiếp tín hiệu màu tổng hợp NTSC, PAL, SECAM ra tín

hiệu số. Phương pháp biến đổi này cho ta dòng số có tốc độ bít thấp. Song tín hiệu

video số tổng hợp còn mang đầy đủ các nhược điểm của tín hiệu video tương tự, nhất

là hiện tượng can nhiễu chói-màu.

 Phương pháp 2: Biến đổi riêng từng tín hiệu thành phần (tín hiệu chói Y, tín hiệu RY

và B-Y hoặc các tín hiệu màu cơ bản R, G, B) ra tín hiệu số và truyền đồng thời theo

thời gian hoặc ghép kênh.

Phương pháp 2 sẽ làm tốc độ bit tăng cao hơn so với việc biến đổi tín hiệu màu Video tổng

hợp. Cách này có ưu điểm là không phụ thuộc các hệ thống truyền hình tương tự, thuận tiện

cho việc trao đổi các chương trình truyền hình. Do mã riêng các thành phần tín hiệu màu, nên

có thể khử được nhiễu qua lại (nhiễu của tín hiệu lấy mẫu với các hài của tải tần số màu). Vì

những nguyên nhân trên nên cách biến đổi số các tín hiệu thành phần (của tín hiệu Video màu

tổng hợp) ưu việt hơn cách biến đổi trực tiếp tín hiệu Video màu tổng hợp. Do đó, tổ chức

truyền thanh truyền hình quốc tế khuyến cáo nên dùng loại này cho trung tâm truyền hình

(studio), truyền dẫn, phát sóng và ghi hình.

3.2.2 Chọn tần số lấy mẫu

Công đoạn đầu tiên của quá trình biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số là lấy mẫu

(có nghĩa là rời rạc tín hiệu tương tự theo thời gian). Do đó tần số lấy mẫu là một trong

những thông số cơ bản của hệ thống kỹ thuật số. Có nhiều yếu tố quyết định việc lựa chọn

tần số lấy mẫu. Tần số lấy mẫu cần được xác định sao cho hình ảnh nhận được có chất lượng

cao nhất, tín hiệu truyền đi với tốc độ bit nhỏ nhất, độ rộng băng tần nhỏ nhất và mạch đơn

giản. Tần số lấy mẫu tín hiệu truyền hình phụ thuộc hệ thống truyền hình màu. Nếu lấy mẫu

tín hiệu video tổng hợp, nhất thiết tần số lấy mẫu phải là một bội số của tần số sóng mang

màu.

lOMoARcPSD|10435767

Để cho việc lấy mẫu không gây méo, ta phải chọn tần số lấy mẫu thoả mãn công thức:

max

. Với hệ PAL (

max

= 5,5MHz) nghĩa là

11MHz.

Trường hợp

< 2

max

sẽ xảy ra hiện thượng chồng phổ làm xuất hiện các thành phần phụ

và xuất hiện méo, ví dụ như: hiệu ứng lưới trên màn hình (do các tín hiệu vô ích nằm trong

băng tần video), méo sườn xung tín hiệu, làm nhòe biên ảnh (do hiệu ứng bậc thang), các điểm

nhấp nháy trên màn hình.

Trị số

tối ưu sẽ khác nhau cho các trường hợp: tín hiệu chói (trắng đen), tín hiệu màu cơ

bản (R, G, B); các tín hiệu số màu, tín hiệu Video màu tổng hợp. Cuối cùng việc chọn tần số

lấy mẫu phụ thuộc vào hệ thống truyền hình màu.

Tần số lấy mẫu tín hiệu Video tổng hợp (Composite Video Signal):

Trong trường hợp lấy mẫu tín hiệu Video màu tổng hợp, phải chú ý đến tần số sóng mang

phụ

, khi chọn

có thể xuất hiện các trường hợp sau đây:

gấp nhiều lần

, ví dụ

= 3

hoặc 4

(hệ PAL, NTSC chỉ dùng một tần số

). Hệ SECAM dùng hai sóng mang phụ màu nên không dùng được một tần số

cho các tín hiệu hiệu số màu.

không có quan hệ trực tiếp với

. Trong trường hợp này ngoài các thành phần tín

hiệu có ích sẽ xuất hiện các thành phần tín hiệu phụ do liên hợp giữa

và

hoặc

hài của

trong phổ tín hiệu lấy mẫu. Đặc biệt thành phần tín hiệu (

-2

) sẽ gây

méo tín hiệu Video (tương tự) được khôi phục lại gọi là méo điều chế chéo

(Intermodulation). Méo này sẽ không xuất hiện trong trường hợp lấy mẫu và mã hóa

riêng tín hiệu chói và các tín hiệu số màu. Trong trường hợp lấy mẫu tín hiệu Video

màu tổng hợp cho hệ NTSC, PAL, nếu ta chọn bằng hài bậc 3 tần số tải màu

sa =3 sc.

saPAL

= 13,3 MHz > 2

maxPAL

= 2x5=10MHz hoặc 2x5,5=11MHz.

saNTSC

= 10,7 MHz > 2

maxNTSC

= 2x4,2=8,4MHz.

Nếu dùng f

= 4f

thì f

sNTSC

= 14.3 MHz ; f

sPAL

= 17.7 MHz

Nếu chọn

= 4

thì cho chất lượng khôi phục rất tốt. Tuy nhiên, nó sẽ làm tăng tốc độ

bit tín hiệu số. Do tín hiệu video số mang đầy đủ những nhược điểm của video tương tự nên

người ta thường ít sử dụng phương pháp số hoá tín hiệu tổng hợp.

Tần số lấy mẫu tín hiệu Video thành phần (Component Video Signal) :

Trong trường hợp lấy mẫu tín hiệu Video thành phần, do tín hiệu truyền đi từng thành phần

chất lượng hình ảnh thu được đảm bảo tốt hơn do ảnh hưởng của sóng mang phụ khi lấy mẫu

không có, nhưng cũng cần lưu ý:

lOMoARcPSD|10435767

+ Tần số lấy mẫu của tín hiệu chói

saY

maxY

và bằng bội số của tần số dòng.

+ Tần số lấy mẫu các tín hiệu màu

sa(R-Y)(B-Y)

max (R-Y)(B-Y)

và bằng bội số của tần số

dòng.

Với tín hiệu video thành phần, tần số lấy mẫu thường được lấy thông qua tỉ lệ tần số giữa tín

hiệu chói và tín hiệu màu. Thông thường có các tỉ lệ 4:1:1; 4:2:2; 4:4:4.

Kết hợp điều này với thực tế người ta chọn:

saY

= 13,5 MHz

sa(R-Y)(B-Y)

= 6,75MHz cho cả 2 tiêu chuẩn: 625 50 và 525 60.

Tuy nhiên, sự lựa chọn

theo định lý lấy mẫu thì chưa đủ mà phải thỏa thêm các điều

kiện sau:

- Tần số

phải đồng bộ với tần số quét dòng f

- Tần số

phải đồng bộ với tần số quét mành

- Tần số

phải đồng bộ với tần số ảnh f

= 2

3.2.3 Lựa chọn cấu trúc mẫu

Nếu coi hình ảnh số là tập hợp của các con số thì việc sắp xếp, bố trí chúng theo một quy luật

nào là có lợi nhất. Mục đích của vấn đề là giảm tối thiểu các hiện tượng viền, bóng, nâng cao

độ phân tích của hình ảnh. Việc lấy mẫu không những phụ thuộc theo thời gian mà còn phụ

thuộc vào tọa độ các điểm lấy mẫu . Vị trí các điểm lấy mẫu hay còn gọi là cấu trúc mẫu được

xác định theo thời gian, trên các dòng và các mành. Tần số lấy mẫu phù hợp với cấu trúc mẫu

sẽ cho phép khôi phục hình ảnh tốt nhất. Do vậy, tần số lấy mẫu và cấu trúc lấy mẫu phải

thích hợp theo cả ba chiều t,x,y. Có ba dạng liên kết vị trí các điểm lấy mẫu được sử dụng cho

cấu trúc lấy mẫu tín hiệu video .

a. Cấu trúc trực giao:

Đối với cấu trúc trực giao, các mẫu trên các dòng kề nhau được sắp xếp thẳng hàng theo

chiều đứng. Cấu trúc này là cố định theo mành và ảnh, tần số lấy mẫu thỏa mãn tiêu chuẩn

Nyquish nên cần sử dụng tốc độ bít rất lớn.

b.Cấu trúc quincux mành:

Đối với cấu trúc quincux mành, các mẫu trên các dòng kề nhau thuộc một mành xếp thẳng

hàng theo chiều đứng. Các mẫu trên các mành khác nhau lệch nhau một nửa chu kỳ lấy mẫu.

Với việc sắp xếp thẳng hàng các mẫu cho phép giảm tần số lấy mẫu theo dòng của mành thứ

nhất. Do phổ tần cấu trúc của mành thứ hai có thể bị chồng phổ của phổ tần cơ bản, đây là

nguyên nhân gây méo chi tiết ảnh.

lOMoARcPSD|10435767

c.Cấu trúc quincux dòng:

Đối với cấu trúc quincux dòng, các mẫu trên các dòng kề nhau của một mành sẽ lệch nhau

nửa chu kỳ lấy mẫu. Các mẫu trên các dòng tương ứng của hai mành cũng lệch nhau nửa chu

kỳ lấy mẫu.

3.2.4 Lượng tử hóa tín hiệu Video

Đây là quá trình biến đổi tín hiệu sau lấy mẫu thành các khoảng rời rạc, gọi là khoảng lượng

tử (Q): Q = 2

Có hai cách lấy khoảng lượng tử:

- Tuyến tính: Các khoảng lượng tử cách đều, không phụ thuộc tín hiệu analog vào.

- Không tuyến tính: Các khoảng lượng tử thay đổi theo biến đổi biên độ của tín hiệu.

Các vùng ít biến đổi thì khoảng cách lượng tử thưa, các vùng biến đổi nhiều thì khoảng

cách lượng tử ngắn.

3.2.5 Mã hóa tín hiệu Video

Mã hóa tín hiệu Video là biến đổi tín hiệu đã lượng tử hóa thành tín hiệu số bằng cách sắp

xếp số nhị phân cho các mức lượng tử hóa và ánh xạ của các mức này thành tín hiệu có 2 mức

logic “0” và “1”. Khi dùng mã PCM 8 bit để mã hóa tín hiệu, tức ứng với 2

=256 mức lượng

tử. Nếu số bit tăng độ chính xác của bộ chuyển đổi tăng nhưng tốc độ bit tăng đòi hỏi kênh

truyền rộng đồng thời đáp ứng của bộ chuyển đổi thấp.

a. Số hóa tín hiệu video tổng hợp:

Hình 3.4: Biến đổi A/D tín hiệu video tổng hợp

Tín hiệu video tương tự PAL được lấy mẫu với tần số lấy mẫu bằng 4 lần tần số sóng mang

màu (4f

) vào khoảng 17,72 MHz. Mỗi mẫu tín hiệu được lượng tử hóa bởi 10 bit, cho ta một

chuỗi số liệu 177 Mbit/s (trong trường hợp 8 bit, chuỗi số liệu có tốc độ 142 Mbit/s). Tín hiệu

video số tổng hợp có ưu điểm về dải tần. Nhưng tín hiệu video tổng hợp số có những nhược

điểm của tín hiệu tổng hợp tương tự như hiện tượng can nhiễu chói màu. Tín hiệu tổng hợp

cũng gây khó khăn trong việc xử lý, tạo kỹ xảo truyền hình...

b.Số hóa tín hiệu Video số thành phần:

Lọc thông

thấp

Lấy mẫu

Đồng bộ

Lượng tử

Mã hóa

Tín hiệu

Video tổng

hợp analog

Tín hiệu

Video tổng

hợp digital

lOMoARcPSD|10435767

Hình 3.5 minh họa quá trình chuyển đổi tương tự sang số tín hiệu video thành phần. Đối

với tiêu chuẩn này, tín hiệu chói được lấy mẫu với tần số 13,5 MHz, hai tín hiệu màu được

lấy mẫu với tần số 6,75 MHz. Mỗi mẫu được lượng tử hóa bởi 8/10 bit, cho ta tốc độ bit bằng

216/270 Mbps. Lượng tử hóa bởi 8 bit cho ta 256 mức và 10 bit cho ta 1024 mức với tỉ số tín

hiệu tạp âm (S/N) cao hơn. Biến đổi tín hiệu video thành phần cho ta dòng số có tốc độ bit

cao hơn tín hiệu số tổng hợp. Tuy nhiên, dòng tín hiệu thành phần số cho phép xử lý dễ dàng

các chức năng như ghi dòng, tạo kỹ xảo v.v

Tín hiệu Video

Tín hiệu Video thành phần thành phần

Hình 3.5: Biến đổi A/D tín hiệu video thành phần

Hơn nữa, chất lượng ảnh không chịu các ảnh hưởng can nhiễu chói, màu như đối với tín hiệu

tổng hợp. Với sự phát triển của công nghệ điện tử, các chip có tốc độ cao ra đời, cho phép

truyền toàn bộ chuỗi số liệu video số thành phần nối tiếp nhau trên một dây dẫn duy nhất.

Video số nối tiếp có những ưu điểm cơ bản:

Không bị nhiễu ký sinh, không méo, tỉ số tín hiệu/ tạp âm cao/

Chuyển đổi tín hiệu đơn giản.

Có thể cài tín hiệu Audio trong chuỗi số liệu Video số. Như vậy chỉ cần một sợi cáp

có thể truyền cả tín hiệu audio và video. Khâu thiết kế, lắp đặt và khai thác thiết bị, nhờ đó

đơn giản và thuận tiện hơn nhiều.Mặc dù cả hai phương pháp số hóa tín hiệu tổng hợp và

thành phần đều được nghiên cứu và áp dụng trong kỹ thuật truyền hình số. Tuy nhiên, nhờ

Lọc thông

thấp

Lấy mẫu

Đồng bộ

Lượng tử

Mã hóa

analog

digital

Lọc thông

thấp

Lấy mẫu

Lượng tử

Mã hóa

Lọc thông

thấp

Lấy mẫu

Lượng tử

Mã hóa

– E

lOMoARcPSD|10435767

những tính chất ưu việt nên phương pháp biến đổi tín hiệu thành phần đuợc khuyến khích sử

dụng.

3.2.6 Số hóa tín hiệu ở studio

Như hình 3.6, để số hóa toàn bộ khâu sản xuất chương trình truyền hình, các tín hiệu video

(ra từ Camera, Telecine...) qua bộ biến đổi DAC để chuyển sang dạng số, đến thiết bị trộn.

Tín hiệu ra từ thiết bị trộn có thể được ghi hình VTR số, hoặc truyền dẫn đến các Studio khác

hoặc máy phát. Thiết bị đồng bộ tạo tín hiệu đồng bộ, các tín hiệu đồng hồ và xung lấy mẫu

cho các thiết bị số.

Tín hiệu video số ở Studio

- Tiêu chuẩn NTSC: 525/60,

Max

= 4,2MHz;

= 15750Hz; T

= 63,555 s

- Tiêu chuẩn PAL: 625/50,

Max

= 5,5MHz;

= 15625Hz; T

= 64 s

Hình 3.6: Sơ đồ khối kênh hình của Trung tâm truyền hình

Tín hiệu Video trong Studio bao gồm:

Tín hiệu chói Y với f

S/Y

= 13,5MHz, mã PCM tuyến tính, 8bit/1pixel Tín

hiệu hiệu số màu C: f

S/C

= 6,75 MHz, mã PCM tuyến tính, 8bit /1 pixel

Tín hiệu số được trộn theo 3 cách:

 Nối tiếp, ghép kênh theo thời gian thành một dòng: tốc độ bit 216Mb/s, môt kênh

truyền, băng tần cỡ 150 MHz, ưu điểm là chỉ có 1 mạch chuyển đổi.

 Song song 3 tín hiệu (cho 1 kênh hình): tốc độ bit 108Mb/s, 54Mb/s, 54Mb/s; số kênh

là 3 kênh hẹp; ưu điểm từng băng tần hẹp, nhược điểm là nhiều đường truyền

 Nối tiếp song song (ghép kênh theo thời gian và truyền song song): kết hợp giữa 2

cách trên.

Telecine

Tổng hợp

ảnh

VTR

Đ.bộ

B.đổi

mã

ADC

Trộn

số

Đ.bộ

B.đổi

mã

VTR

Camera

T.hiệu

đồng bộ

Xung đồng hồ

và lấy mẫu

Đường truyền

lOMoARcPSD|10435767

3.3 Tín hiệu video số tổng hợp (Digital composite video)

3.3.1 Tiêu chuẩn PAL 4f

Bảng 3.1: Các thông số của tiêu chuẩn PAL 4f

STT

Thông số

Giá trị của PAL 625/50

Số mẫu/dòng

1135 (trừ dòng 313 và 625)

Số mẫu/dòng tích cực

948

Tần số lấymẫu f

= 4f

= 17.734475 mhz

Trạng thái pha lấy mẫu

+45

;+135

;+225

;+315

Mã hoá

Lượng tử hoá đều

Độ phân giải lượng tử hoá

8 hoặc 10 bit/mẫu

Tốc độ dữ liệu

177.3Mb/s

- Tải màu fsc (Burst) được thay đổi pha lần lượt theo hai giá trị +1350 và +225 và nó

tạo ra xung lấy mẫu fs.

- Tải màu PAL có chứa một tần số Offset là 25Hz. Như vậy f

sẽ là:

= 2n 1

285.75 f

25Hz 4.43361875MHz , với n=567

4 2

- Số chu kỳ tải màu trong một ảnh (frame):

177344.75 chu kỳ/frame

- Tần số lấy mẫu f

có pha là 0

và trục U: F

= 4f

= 17.734475 Mhz.

+ Số mẫu trong một dòng được tính giữa hai xung đồng bộ kề nhau:

fS 17.734475MHz

1135.0064

15625Hz

+ Số mẫu tổng cộng trên một ảnh là: 1135.0064 625 109379

lOMoARcPSD|10435767

Nếu chọn số mẫu/dòng là 1135 thì số mẫu/ảnh là 709375, trong đó có 948 mẫu/dòng tích cực

và 187 mẫu/khoảng xoá dòng. Cần chú ý rằng dòng thứ 313 và 625 nằm trong khoảng xoá

mành.

Trên hình 3.7 cho thấy các mẫu được tính từ 0 1134, trong đó đầu tiên là các dòng

tích cực chiếm 948 mẫu từ 0 947, kế đến là mức đồng bộ chiếm 187 mầu từ 948 1134. Điểm

chuẩn đồng bộ nằm ở giữa mẫu 958.

64 s

Thời gian một mẫu là: 56.4ns

1134

Hình 3.7: Quan hệ số mẫu PAL 4f

và một dòng tín hiệu Analog

Lượng tử hóa

Bảng 3.2 và hình 3.8 minh họa một số thông số của tín hiệu sọc màu composite tương

tự và các mức PAL 4f

tương ứng trong trường hợp độ phân giải 8 bit và 10 bit.

Các mức lượng tử tương ứng với độ phân giải 10 bit gồm có 2

= 1024 mức từ 0 1023 (hệ

DEC) và từ 000 3FF (hệ HEX) với các chức năng như sau:

Biên đồng bộ

Thứ tự mẫu

28.2

955

956 957 958

959

960

lOMoARcPSD|10435767

• Từ 000 003 là mức bảo vệ, chứa thông tin dự phòng đồng bộ, không chứa dòng số.

• Từ 004 3FB (hay mức 4 1019 DEC) dùng biểu diễn tính hiệu video số.

• Mức 004 (HEXA) hay mức 4 (DEC) là đỉnh xung đồng bộ cũng là mức lượng tử hoá

thấp nhất.

• Mức 100 hay 256 (DEC) là mức xoá cũng là mức đen, tương ứng 0 mV.

• Mức 34C (HEXA) hay 844 (DEC) là mức trắng, tương ứng 700 mV.

• Mức 3FB là mức lượng tử hoá cao nhất.

• Như vậy, có 1016 mức số (004 3FB hay từ 4 1019 DEC) dùng để biểu diễn tín hiệu

video tổng hợp.

• Các mức từ 3FC 3FF là các mức bảo vệ.

• Mức đỉnh tín hiệu màu vàng (Yellow) và xanh cẩm thạch (Cyan) là 933.5mV, nhưng

khi lấy mẫu tín hiệu vàng là 886mV nhỏ hơn mức lượng tử cao nhất tương ứng

908.3mV, nên ở đây tồn tại một headroom âm tại đỉnh tín hiệu số.

Ở đây, với n = 10 bit/mẫu, fs = 17.73 MHz, fmax = 5 MHz, Vq = 1.2131 V, V

– V

lOMoARcPSD|10435767

Hình 3.8: Quan hệ giữa các mức của Analog PAL sọc màu 100% và PAL 4f

Bảng 3.2: Các mức chủ yếu của composite sọc màu tương tự 100/0/100/0 và các giá trị PAL 4f

tương ướng với độ phân giải 8 bit và 10 bit.

Thông số PAL composite

Độ phân giải 8

bit

Độ phân giải 10 bit

Các mức bảo vệ tín hiệu màu

3FC, 3FD, 3FE, 3FF

Mức lượng tử hoá cao nhất

3FB

Mức đỉnh mau

>FE

>3FB

Mức trắng

34C

Mức xoá, mức đen

100

Mức đỉnh đồng bộ màu

016

Mức lượng tử hoá thấp nhất

004

Các mức bảo vệ đồng bộ

000, 001, 002, 003

3.3.2 Tiêu Chuẩn NTSC 4f

Tần số lấy mẫu chuẩn f

= 14.3118 MHz 14.32 MHz, f

= 15734.25 Hz, số mẫu/dòng

910. Có 525 – 38 = 487 dòng tích cực, một dòng tích cực chứa 768 mẫu. là:

Bảng 3.3: Các thông số cơ bản của NTSC 4f

STT

Thông số

Giá trị NTSC 525/60

Số mẫu/dòng

910

Số mẫu/dòng tích cực

768

Tần số lấymẫu f

= 4f

= 14.32818 MHz

Cấu trúc lấy mẫu

Trực giao

Trạng thái pha lấy mẫu

+33

;+123

;+213

;+303

lOMoARcPSD|10435767

Mã hoá

Lượng tử hoá đều

Độ phân giải lượng tử hoá

8 hoặc 10 bit/mẫu

Tốc độ dữ liệu

143Mb/s

Khoảng xoá dòng là: 910 – 768 = 142 mẫu.

• Điểm chuẩn đồng bộ là điểm giữa sườn xung đồng bộ nằm giữa mẫu thứ 784 và 785.

• Khoảng video tích cực từ 0 767

• Tiếp theo là khoảng xoá từ mẫu 768 909 (142 mẫu).

Chúng được minh hoạ trên hình 3.9.

Hình 3.9: Khoảng xoá dòng số NTSC 4f

Bảng 3.4: Các mức chủ yếu của Composite sọc tương tự 100/7.5/100/7.5 và các giá trị NTSC 4f

tương ứng với độ phân giải 8 bit và 10 bit

Thông số NTSC composite

Độ phân giải

8 bit

Độ phân giải 10 bit

Các mức bảo vệ tín hiệu màu

3FC, 3FD, 3FE, 3FF

Mức lượng tử hoá cao nhất

3FB

Mức đỉnh màu

3CC

Mức trắng

320

Mức đen

11A

Mức xoá

0F0

lOMoARcPSD|10435767

Mức đỉnh đồng bộ màu

016

Mức lượng tử hoá thấp nhất

004

Các mức bảo vệ đồng bộ

000, 001, 002, 003

Lượng tử hoá.

Các mức lượng tử hoá theo độ phân giải 10 bit gồm 2

= 1024 mức từ 0 1023 từ

dưới lên có các mức như sau:

• Từ 000 003 là khoảng dự phòng để chèn các mức đồng bộ, không chứa các dòng số.

• Từ 004 3FB (hay mức 1019 DEC) dùng cho tín hiệu số.

• Từ 0 04 010 (4 16 DEC) là mức headroom đồng bộ.

• Headroom đỉnh từ 3CC 3FB (927 1019).

• Từ 3FC 3FF là mức bảo vệ đỉnh. Mức 3CC là mức tín hiệu cao nhất (Yellow và

Cyan).

• Mức 0F0 là mức xoá.

• Mức 11A là mức đen.

Hình 3.10: Quan hệ giữa các mức của analog NTSC và Các giá trị mẫu digital 10 bit các sọc màu

lOMoARcPSD|10435767

100%

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu lượng tử được tính ở đây, với n = 10 bit/mẫu, f

= 14.33

MHz, f

max

= 4.2 MHz, V

= 1.3042 V, V

– V

= 0.7143 V, ta có 68.09dB .

RMS

3.4 Tín hiệu video số thành phần (Digital component video).

Tiêu chuẩn Component số được dùng ở châu Âu và châu Mỹ theo chuẩn Recommendation

601 CCIR. Tiêu chuẩn này tương thích với tiêu chuẩn quét 625/50 và 525/60 với độ phân giải

8bit/mẫu và 10 bit/mẫu.

3.4.1 Tỷ lệ lấy mẫu

Các tổ chức phát thanh và truyền hình: SMPTE (Society of Motion Picture and Television

Engineer) với chuẩn ATSC (Advance Television standards Committee). EBU (European

Broadcasting Union) với chuẩn DVB (Digital Video Broadcasting) đã thống nhất chọn chuẩn

CCIR Rec. 601 năm 1982 trên tần số chuẩn 3.375 MHz.

Tỷ lệ lấy mẫu ở tiêu chuẩn component số là tỉ lệ mà ở đó tín hiệu Luminance (Y) và hai tín

hiệu màu C

và C

được lấy mẫu ở các tần số tương ứng với bội số của tần số chuẩn 3.375

MHz. Thông thường có các tỷ lệ lấy mẫu sau :

• 4:1:1, trong đó tín hiệu Y có tần số lấy mẫu f

= 44 3.375 13.5MHz, tín hiệu số màu

được lấy mẫu ở tần số f

scb

= f

scr

= 1 3.375 = 3.375 MHz.

• 4:2:2, trong đó tín hiệu Y có tần số lấy mẫu f

= 44 3.375 13.5MHz, tín hiệu số màu

được lấy mẫu ở tần số f

scb

= f

scr

= 2 3.375 = 6.75 MHz.

• 4:4:4, trong đó các tín hiệu Y, C

, C

có tần số là 4 3.375 13.5MHz.

 Các tín hiệu mã hoá, thời gian và tần số lấy mẫu chuẩn 4:2:2:

Các thông số mã hoá màu 4:2:2 của tiêu chuẩn 625/50 và 525/60.

Bảng 3.5: Các thông số mã hoá 4:2:2 của tiêu chuẩn 625/50 và 525/60

Thông số

Chuẩn 4:2:2 của 625/50

Chuẩn 4:2:2 của 525/60

Các tín hiệu mã hoá sau

khi đã sửa

Y’ = 0.587G’ + 0.114B’ + 0.299R’

’ = 0.564(B’ – Y’)

’ = 0.713(R’ – Y’)

Số mẫu/dòng

Y : 864

: 432

Y : 858

: 392 C

: 429

Số mẫu/dòng tích cực

Y : 720

: 360

lOMoARcPSD|10435767

Cấu trúc lấy mẫu

Trực giao. Các mẫu C

, C

, lặp lại theo dòng, mành và ảnh

cùng với các mẫu Y lẻ trên dòng.

Tần số lấy mẫu

= 846f

= 13.5 MHz F

= 858f

= 13.5MHz Fscb

=fscr = 432fh =6.75MHz

Fscb=fscr=429fh=6.75MHz

Loại mã

Điều xung mã (PCM), lượng tử hoá đều.

Độ phân giải lượng tử

8 hoặc 10 bit/mẫu cho Y và các tín hiệu số màu

Thời gian và tần số lấy mẫu 4:2:2.

• Hệ 625/50 có thời gian một dòng là 64 s , thời gian một dòng tích cực là 52 s , thời

gian xoá dòng là 12 s .

• Hệ 525/60 có thời gian một dòng là 63.56 s , thời gian một dòng tích cực là 52 s ,

thời gian xoá dòng là 11.56 s .

• F

= 13.5 của hai hệ được tạo từ bộ dao động PLL-CO (Phase Locked Loop –

Controlled Oscillator). Với hệ 625/50 f

= 864 15625 Hz = 13.5 MHz. Còn hệ

525/60 f

= 858 15734.265 = 13.5 MHz.

Chúng được đồng bộ từ tín hiệu video in. Đặc tính của mạch lọc Y bằng 5.75 MHz,

còn C

, C

đạt đến 2.75 MHz.

Cấu trúc lấy mẫu

Ở đây người ta sử dụng cấu trúc lấy mẫu trực giao. Các mẫu được sắp xếp trên các dòng

kề nhau, thành các cột thẳng đứng. Cấu trúc này cố định theo mành (field) và theo frame.

3.4.1 Lượng tử hóa

Thành phần chói Y.

Bảng 3.6: Một số thành phần Y tín hiệu sọc màu 100/0/100/0 và các tín hiệu số Y trong hệ HEX tương

ứng với 8 bit và 10 bit

Thông số của

component

Độ phân giải 8

bit

Độ phân giải 10

bit

Các mức bảo vệ đỉnh

3FC, 3FD, 3FE, 3FF

Mức lượng tử hoá cao nhất

3FB

Mức đỉnh trắng

3AC

Mức xoá

040

Giá trị lượng tử hoá nhỏ nhất

004

lOMoARcPSD|10435767

Các mức bảo vệ dưới

000, 001, 002, 003

Các mức lượng tử theo 10 bit gồm 2

= 1024 mức từ 0 1023 (hệ DEC) và từ 000 3FF

(hệ HEX) với chức năng của các mức như sau:

• Tứ 000 003 là 4 mức dự phòng dưới.

• Từ 004 3FB là dòng tín hiệu số.

• Mức 004 HEX hay 64 DEC là mức xoá.

• Mức 3AC HEX hay 940 DEC là mức đỉnh trắng.

• Phần xung đồng bộ của tín hiệu chói không được lấy mẫu.

• Headroom dưới nhỏ là khỏng dự phòng cho phép chỉnh các mức analog, từ mức 004

040 HEX hay 4 64 DEC.

• Từ 3AC 3FB HEX hay 940 1019 DEC là mức headroom trên.

• Mức 3FB HEX hay 1019 DEC là mức lượng tử cao nhất.

• Từ 3FC 3FF HEX hay 1020 1023 DEC là 4 khoảng dự phòng.

4 mức dự

Hình 3.11 Quan hệ giữa các mức tín hiệu Analog Component Y của sọc mau 100% và các giá trị lấy

mẫu 10 bit và 8 bit

lOMoARcPSD|10435767

Ở đây, với n = 10 bit/mẫu, f

= 13.5MHz, f

max

= 5.57 MHz, V

= 0.8174 V, V

– V

0.7 V, ta có 70.35dB .

RMS

Với n = 8 bit, ta có : 58.3dB

RMS

Thành phần CB và CR.

Bảng 3.7: Các mức analog component C

và C

của tín hiệu sọc màu 100/0/100/0 và các giá trị của

và C

digital ứng với 8 bit và 10 bit

STT

Thông số C

và Component

Độ phân

giải 8 bit

Độ phân giải 10 bit

Các mức bảo vệ đỉnh

3FC, 3FD, 3FE, 3FF

Mức lượng tử cao nhất

3FB

Mức đỉnh dương

3C0

Mức xoá

200

Mức đỉnh âm

040

Mức lượng tử thấp nhất

004

Các mức bảo vệ dưới

000, 001, 002, 003

lOMoARcPSD|10435767

Cần chú ý rằng các tín hiệu C

và C

là lưỡng cực, do đó phải dịch mức 350mV để đưa vào

bộ ADC.

lOMoARcPSD|10435767

Tương tự như thành phần chói, các mức lượng tử hoá của C

chỉ

rõ ở hình 3.12, của C

ở hình

3.13.

Cho thông số:

n = 10 bit/mẫu V

= 0.7792V f

SC CR B

6.75MHz V

– V

= 0.7V

S 6.75 0.7992

6.02 10 10.8 10log 20log 71 0.889 1.151 70.74dB

QRMS 5.5 0.7

58.698dB 58.7dB

Với n = 8 bit/mẫu thì

RMS

3.5 Nén tín hiệu truyền hình

3.5.1 Vai trò của nén trong truyền hình

Tín hiệu video truyền thống, về bản chất, đã được nén từ những năm 1950 cùng với sự ra

đời của truyền hình màu. Ba tín hiệu thành phần màu R,G,B với bề rộng mỗi dải thông 5MHz,

đã được nén trong một tín hiệu video màu hỗn hợp với bề rộng dải thông là 5MHz .

Hình 3.14: Nén Video tương tự

Để có thể truyền được trong một kênh truyền hình thông thường, tín hiệu video số cần phải

được “nén” trong khi đó vẫn đảm bảo chất lượng hình ảnh .

Ví dụ về dữ liệu gốc video:

Số hóa 8 bit: (Chuẩn 4:2:2): Tín hiệu chói (Y):13.5x 10

x 8= 108 Mbits/s. Tín hiệu

hiệu mầu: 6.75 x 10

x 8 x 2= 108 Mbits/s. Tổng dung Lượng bit: 108 x 2= 216 Mbits/s

Camera

R(0÷5 MHz)

G(0÷5 MHz)

Y(0÷5 MHz)

R-Y(0÷1,5 MHz)

Tín hiệu

Video màu

tổng hợp

÷5 MHz)

Video

Điều Chế

lOMoARcPSD|10435767

Số hóa 10 bit: (Chuẩn 4:2:2): Tín hiệu chói (Y):13.5 x 10

x 10= 135 Mbits/s. Tín

hiệu hiệu mầu: 6.75 x 10

x 10 x 2= 135 Mbits/s. Tổng dung lượng bit: 135 x 2= 270 Mbits/s

Dải thông yêu cầu tối thiểu của kênh truyền tín hiệu gốc là rất lớn:

• Số hóa 8 bit, đòi hỏi: BW ≥ 108 MHz

• Số hóa 10 bit, đòi hỏi: BW ≥ 135 MHz

Nén tín hiệu là một kỹ thuật cơ bản của kỹ thuật phát thanh truyền hình. Nó giảm dung

lượng bit, tiết kiệm dải thông, đồng thời tạo ra khả năng truyền được nhiều chương trình trên

một kênh truyền hình thông thường (một transponder truyền được 10÷12 chương trình, một

kênh mặt đất truyền được 4÷8 chương trình). Kích thước thiết bị lưu trữ nhỏ hơn (ghi hình

băng nhỏ hơn hoặc dùng đĩa).

3.5.2 Công nghệ nén Audio chuẩn ISO/ MPEG trong truyền hình số

Hình 3.15: Hệ thống audio trong truyền hình số

Đây là tiêu chuẩn mã hóa audio với tần số lấy mẫu 32; 44.1và 48Khz, tốc độ bit khoảng

32 --> 192 Kbit/s cho âm thanh Mono và 64 --> 448 Kbit/s cho âm thanh Stereo. Tốc độ lấy

mẫu 32; 44,1; 48 kHz, chia làm 3 lớp nén tùy thuộc vào từng ứng dụng khác nhau, với mức

độ phức tạp tăng dần. Đối với cả 3 lớp tín hiệu Audio đều được biến đổi từ miền thời gian

sang miền tần số bằng 32 băng lọc phụ.

• Layer I: Tổng cộng 32 448 kb/s; 384=32x12 sample/ kênh; 32 băng con, 12 khối mẫu,

8ms= frame cho kênh 48 kHz.

• Layer II: Tổng 32 384 kb/s; 1152 sample/ kênh ; 32 băng con; 36 khối mẫu

(32x36=1152); frame: 384x3x20,83=24ms

• Layer III: Tổng 32 320kb/s (xung quanh 64kb/s), 1152 mẫu/ kênh, frame:

384x3x20,83=24ms; 32 băng con (hoặc 192 băng con)

Lớp 1,2 biểu thị tín hiệu audio đầu vào bằng 32 băng lọc phụ. Những thông số này được

lượng tử hóa và mã hóa dưới sự khống chế của mô hình âm thanh.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 3.16: Sơ đồ khối mã hóa audio lớp 1 và 2 chuẩn ISO/IEC 11172-3 (ISO/MPEG)

Hình 3.17: Sơ đồ khối giải mã Audio lớp 1 và 2 chuẩn ISO/IEC 11172-3 (ISO/MPEG)

Hình 3.18: Sơ đồ khối mã audio lớp 3 chuẩn ISO/IEC 11172-3 (ISO/MPEG)

Lớp 1 chỉ biến thể giản ước của phương pháp mã hóa MPEG-1 và được sử dụng chủ

yếu trong các ứng dụng dân dụng.

Băng lọc

(32

băng

phụ)

Lượng tử hóa

Tuyến tính

Định

dạng

dòng bit

và mã

sữa sai

Biểu số FFT

điểm)

(1024

Mô hình

“tâm lý thính giác ”

Điều khiển

từ xa

Mã hóa các

Thông tin phụ

Dữ liệu

Audio vào

Dữ liệu

đã mã

hóa

Dữ liệu phụ

Dữ liệu

Đã mã hóa

Tách kênh

và phát hiện

lỗi, sửa sai

Giải

lượng tử

Quá trình ngược của

băng lọc

(32

băng phụ)

Giải mã

Thông tin phụ

Tín

hiệu

Audio

Stereo

Dữ liệu phụ

Băng lọc

băng

(32

phụ)

DCT

Định

dạng

dòng

bit và

mã

sữa sai

Biểu số FFT

(1024

điểm)

Mô

hình“tâm lý

thính giác”

Điều khiển

từ xa

Mã hóa các

Thông tin phụ

Dữ liệu

Audio

Dữ liệu

audio

đã mã

hóa

Dữ liệu phụ

Vòng kiểm

soát méo

Lượng tử hóa

phi tuyến tính

Vòng kiểm

soát tốc độ bit

575

Mã hóa

Huffman

575

lOMoARcPSD|10435767

Lớp 2 thực hiện việc nén tín hiệu và thực hiện việc lượng tử hóa tinh hơn, ứng dụng nhiều

kể cả dân dụng lẩn chuyên dụng.

Lớp 3 là sự mã hóa các môđun hiệu quả nhất của hai loại mã ASPEC và MUSICAM. Mỗi

băng lọc phụ lại được chia nhỏ nhiều đường có độ phân giải cao hơn. Ở lớp này nếu muốn

hiệu quả nén cao phải dùng phương pháp lượng tử hóa phi tuyến.

Hình 3.19: Sơ đồ khối giải mã audio lớp 3 chuẩn ISO/IEC 11172-3 (ISO/MPEG)

3.5.3 Một số công nghệ nén Video trong truyền hình số

a. MPEG-2

MPEG-2 được sử dụng trên các DVD và trong hầu hết hoạt động quảng vá video số và các

hệ thống phân phối cáp. Mã hóa MPEG-2 dựa trên khái niệm rằng dữ liệu video bao gồm

nhiều phần dư thừa. Bằng cách loại bớt dư thừa không gian và thời gian, tổng băng thông yêu

cầu sẽ ít đi. Dư thừa thời gian được sử dụng để mô tả đặc điểm của dữ liệu video là có nền

tương tự cho mỗi ảnh. Nền này giữ nguyên dọc theo một số ảnh tuần tự, hoặc nếu có thay đổi

thì rất ít. Dư thừa không gian là đặc điểm của dữ liệu video trong đó một số vùng của ảnh

được sao chép trong cùng một khung của video. Các bộ mã hóa sẽ phải cân bằng mức dư

thừa không gian và thời gian trong một tệp tin. Các giá trị này sẽ thay đổi trên nhiều phần

của video. Yêu cầu tốc độ bit của một tệp tin video cụ thể sẽ thay đổi, khi các phần khác

nhau có thể có các mức nén khác nhau. Trong một số trường hợp các bộ đệm sẽ được sử

dụng để có được tốc độ bit cố định, lại dễ hơn trong điều khiển và truyền phát, và đôi khi

codec sẽ phải làm rớt dữ liệu để tuân thủ giới hạn băng tần. b. H 263

Codec này đã được công bố bởi đơn vị viễn thông quốc tế ITU-T dưới chuỗi H các

khuyến nghị cho các hệ thống nghe nhìn và đa phương tiện. Khuyến nghị này bao trùm

sự nén ảnh động tại tốc độ bit thấp và được hỗ trợ bởi các khuyến nghị ITU khác trong đó

có H.261. Đầu ra tốc độ bit thấp cho phép nó được sử dụng cho hội nghị truyền hình và

video trên Internet. Codec này cung cấp một sự cải tiến trong khả năng nén đối với video

và được sử dụng rộng rãi trên các trang Internet cho các video phát ra.

c. MPEG-4

Tăng

kênh và

phát hiện

lỗi, sữa

sai

DCT

Quá

trình

ngược

của

băng

lọc (32

băng

phụ)

Giải mã

Thông tin phụ

Tín hiệu

Audio

Stereo

Dữ liệu

audio

đã mã

hóa

Dữ liệu phụ

Giải

lượng tử

575

DCT

575

lOMoARcPSD|10435767

Sau thành công của MPEG-2, nhóm chuyên gia ảnh động tiếp tục phát triển một chuẩn

mới, linh động, có xu hướng mang đến các khả năng bổ sung cho việc quảng bá video và

để hỗ trợ sự phát triển của video số. Được chấp nhận như một tiêu chuẩn ISO năm 1999,

nó đã được chỉnh sửa để bao gồm một số mở rộng. MPEG-4 có thể được sử dụng cho

video trên Internet, quảng bá IPTV và trên phương tiện lưu trữ, cùng với nhiều chức năng

khác. Nó bao gồm các tính năng mã hoá hướng đối tượng, sự gia tăng khả năng nén và

các cơ chế an ninh. Qua một thời gian, các hộp STB mới và các ứng dụng phần mềm IPTV

đã được chuẩn bị để hỗ trợ chuẩn nén này, có thể làm cho nén hiệu quả hơn và an ninh tốt

hơn đối với các quyền lợi tài sản trí tuệ.

Các đặc tính gắn trong chuẩn này không được dự định là sẽ thay thế hệ thống quản lý bản

quyền số. Các thành phần an ninh trong MPEG-4 có xu hướng hoạt động như một phần

bổ sung cho các cơ chế an ninh khác trong toàn thể môi trường IPTV. Dữ liệu MPEG-4

bao gồm cấu trúc và các trường dữ liệu, làm thuận lợi thêm cho việc nhận dạng IPR trong

mỗi file và ngụ ý rằng thông tin này có thể được sử dụng cho quá trình tạo quyết định.

MPEG-4 hỗ trợ nhận dạng tài sản số bằng cách gắn thông tin nhận dạng trong các tệp

tin dữ liệu. Thông tin này được sử dụng bởi các thành phần khác của dịch vụ IPTV nhằm

bảo đảm sự gắn kết tới IPR đã được định ra cho một tài sản nội dung cụ thể.

Chuẩn nén H.264 (còn gọi là MPEG-4 part 10/AVC cho mã hoá video tiên tiến) là

một chuẩn mở, có đăng kí, hỗ trợ các kĩ thuật nén video hiệu quả nhất hiện nay. Bộ mã

hoá H.264 có thể làm giảm kích cỡ của tệp tin video số đến 50% so với chuẩn MPEG-4

part 2. Điều bày có nghĩa là băng thông mạng yêu cầu sẽ ít đi, không gian lưu trữ cũng ít

đi đối với tệp tin video. Nói cách khác, chất lượng video cao hơn có thể đạt được đối với

tốc độ bit cho trước.

3.6 Truyền dẫn tín hiệu truyền hình số

3.6.1 Các phương thức truyền dẫn

Việc sử dụng kỹ thuật số để truyền tín hiệu video đòi hỏi phải xác định tiêu chuẩn số của tín

hiệu truyền hình, phương pháp truyền hình để có chất lượng ảnh thu không kém hơn chất

lượng ảnh trong truyền hình tương tự. Có thể sử đúng các phương thức truyền dẫn sao cho tín

hiệu truyền hình số:

a.Truyền qua cáp đồng trục:

Để truyền tín hiệu video số có thể sử dụng cáp đồng trục. Kênh có thể có nhiều làm ảnh

hướng đến chất lượng truyền và sai số truyền,ví dụ nhiễu nhiệt. Ngược lại, nhiễu tuyến tính

của kênh sẽ không xẩy ra trong trường hợp truyền số với các thông số tới hạn. Để đạt được

chất lượng truyền hình cao ,cáp có chiều dài 2500km cần đảm bảo mức lỗi trên đoạn trung

chuyển là 10

-11 ÷

-10

. Độ rộng kênh dùng cho tín hiệu video bằng khoảng 3/5 tốc độ bit của

tín hiệu. Độ rộng kênh phụ thuộc vào phương pháp mã hóa và phương pháp ghép kênh theo

lOMoARcPSD|10435767

thời gian cho các tín hiệu cần truyền và rộng hơn nhiều so với độ rộng kênh truyền tín hiệu

truyền hình tương tự.

b.Truyền tín hiệu truyền hình số bằng cáp quang:

Cáp quang có nhiều ưu điểm trong việc truyền dẫn tín hiệu số so với cáp đồng trục:

+ Băng tần rộng cho phép truyền các tín hiệu số có tốc độ cao.

+ Độ suy hao thấp trên một đơn vị chiều dài.

+ Suy giảm giữa các sợi quang dẫn cao (80 dB)

+ Độ trễ thấp

Muốn truyền tín hiệu video bằng cáp quang phải sử dụng mã truyền thích hợp. Để phát

hiện được lỗi truyền người ta sử dụng thêm các bít chẵn. Mã sửa sai thực chất không sử dụng

trong cáp quang vì độ suy giảm đường truyền < 20dB, lỗi xuất hiện nhỏ và có thể bỏ qua

được.

c.Truyền tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh :

Kênh vệ tinh khác với kênh cáp và kênh phát sóng trên mặt đất là có băng tần rộng và sự

hạn chế công suất phát. Khuếch đại công suất của các Transponder làm việc gần như bão hòa

trong các điều kiện phi tuyến. Do đó sử dụng QPSK là tối ưu. Các hệ thống băng, truyền qua

vệ tinh thường làm việc ở dải tần số cỡ GHz.

Ví dụ: băng Ku: Đường lên: 14÷15GHz

Đường xuống: 11,7 ÷12,5 GHz.

d. Truyền hình số truyền qua sóng mặt đất:

Diện phủ sóng hẹp hơn so với truyền qua vệ tinh song dễ thực hiện hơn so với mạng cáp.

Cũng bị hạn chế bởi băng thông nên sử dụng phương pháp điều chế OFDM nhằm tăng dung

lượng truyền dẫn qua 1 kênh sóng và khắc phục các hiện tượng nhiễu ở truyền hình mặt đất

tương tự . Hệ thống phát sóng truyền hình số mặt đất còn sử dụng phương pháp điều chế

COFDM (ghép kênh theo tần số mã trực giao). COFDM là hệ thống có khả năng chống nhiễu

cao và có thể thu được nhiều đường, cho phép bảo vệ phát sóng số trước ảnh hưởng của can

nhiễu và các kênh lân cận. Hệ thống COFDM hoạt động theo nguyên tắc điều chế dòng dữ

liệu bằng nhiều tải trực giao với nhau.

Các tín hiệu số liệu được điều chế M-QAM, có thể dùng 16 – QAM hoặc 64-QAM. Điều

chế và giải điều chế các tải thực hiện nhờ bộ điều chế Fourier nhanh FFT dưới dạng FFT2 và

FFT8k.Với loại vi mạch trên có thể thiết kế cho hoạt động của 6785 tải tin (payload) .Các

hãng RACE có thiết bị phát sóng truyền hình cho 896 payload, hãng NTL cho 2000 payload.

Nhận xét: Truyền hình số trong cả ba môi trường có sự bổ sung, hỗ trợ cho nhau. Nếu truyền

hình qua vệ tinh có thể phủ sóng một khu vực rất lớn với số lượng chương trình lên đến hàng

trăm thì tín hiệu số trên mặt đất sẽ được dùng để chuyển các chương trình khu vực, nhằm vào

lOMoARcPSD|10435767

một số lượng không lớn người thu. Đồng thời, ngoài việc thu bằng Anten cố định trên mái

nhà, truyền hình mặt đất còn cho phép thu bằng Anten nhỏ của máy thu xách tay, thu di động

(trên ô tô, máy bay...). Truyền hình số truyền qua mạng cáp phục vụ thuận lợi cho đối tượng

là dân ở các khu đông đúc, không có điều kiện lắp Anten thu vệ tinh hay anten mặt đất.

Ghép kênh dòng

Dòng ghép kênh: Lớp hệ thống MPEG-2 mô tả cách thức các dòng sơ cấp của một chương

trình hay của nhiều chương trình được ghép chung với nhau tạo ra một dòng số liệu thích hợp

cho lưu trữ số hay truyền dẫn số.

Chuẩn nén MPEG-2 được thiết kế cho tốc độ bit lớn hơn 4Mb/s. Tín hiệu video và audio

được nén, xử lý đóng gói và ghép kênh tạo thành các dòng dữ liệu với tốc độ mong muốn.

Các thông tin cần thiết sử dụng trong ghép kênh gồm:

• Hệ thống các nhãn thời gian (Time - Stamp TS): Sử dụng để đảm bảo các dòng sơ cấp

liên kết được phát lại một cách đồng bộ tại bộ giải mã.

• Các bảng thông tin dịch vụ (Service Information): Mô tả các chi tiết về thông số mạng,

về các chương trình đang được ghép kênh và về bản chất của các dòng sơ cấp khác

nhau.

• Các thông tin điều khiển việc xáo trộn (Scrambling) số liệu, các thông tin dùng để truy

cập có điều kiện CA (Conditional Access).

• Các kênh số liệu riêng (private data): Số liệu riêng là dòng số liệu mà nội dung của nó

không được quy định bởi tiêu chuẩn MPEG.

Ở MPEG đạt được sự đồng bộ thông qua việc sử dụng nhãn thời gian tần số và chuẩn đồng

hồ (Clock system-CS).

Ghép kênh dòng chương trình (Program stream-PS)

Được thiết kế cho môi trường không có nhiễu, một dòng chương trình là kết quả của ghép

kênh một vài dòng cơ sở của một chương trình dùng chung một xung nhịp, bao gồm các gói

PES có độ dài thay đổi.

Dòng dữ liệu sau ghép kênh chứa dòng bit điều khiển bởi miêu tả chương trình. Dòng

chương trình thường ứng dụng trên đĩa CD-ROM, DVD, HD-DVD.

Dòng

PES Video

Dòng

PES Audio

Dòng PS

hép

kê

lOMoARcPSD|10435767

Hình 3.20: Ghép kênh dòng chương trình (PS)

Ghép kênh dòng truyền tải (Transport stream-TS)

Được thiết kế cho môi trường có tạp nhiễu để truyền trên các kênh có nhiễu, một dòng

truyền tải là kết quả của ghép kênh của các dòng sơ cấp dùng chung xung nhịp hoặc không.

Như vậy dòng truyền tải có thể bao hàm các gói của nhiều chương trình.

PES Video 1

PES Audio 1-1

PES Audio 1-2

....................

PES Video i

PES Audio i-1

Data

Elementary stream map

Hình 3.21: Ghép kênh dòng truyền tải (TS)

Hệ thống ghép kênh MPEG-2: Tiêu chuẩn MPEG-1 xác định về nén, dãn và đồng bộ tín

hiệu video và audio, bao gồm cả các lớp nén, tiêu chuẩn MPEG-2 nâng cao và mở rộng tiêu

chuẩn MPEG-1 với việc thêm các lớp.

- Lớp nén biểu diễn cú pháp (syntax) của các dòng audio và video trên cơ sở cấu trúc dòng dữ

liệu video và audio. Các chuỗi audio và video hoặc dữ liệu độc lập được mã hóa MPEG-2

để các dòng dữ liệu độc lập, gọi là dòng cơ bản ES (elemantary strems).

- Lớp hệ thống xác định việc kết hợp các dòng audio và video độc lập thành một dòng để lưu

trữ (dòng chương trình PS - program stream) hoặc truyền dẫn (dòng truyền tải TS -

transmission stream).

PID 1

PID 2

PID 3

PID (n -2)

PID (n-1)

Transport stream (TS)

MUX

PID-Packet identification

lOMoARcPSD|10435767

Hình 3.22: Cấu trúc MPEG-2 phân lớp

- Dòng chương trình PS:

Hình 3.23: Dòng các hình PS

Các gói PS có thể có chiều dài bất kỳ. Số lượng và chuỗi các gói /gói không được xác định,

nhưng các gói từ các dòng riêng được chuyển từ 1 bậc thời gian. Một PS có thể tải đến 32

dòng audio, 16 dòng video, 16 dòng dữ liệu. Tất cả đều có đơn vị thời gian cơ bản được ghép

kênh đồng bộ.

Dòng truyền tải TS:

Nếu chia các gói PES có độ dài khác nhau thành các gói TS có độ dài không đổi (mỗi

gói TS được bắt đầu bằng TS header) và truyền các gói này đi, ta sẽ có dòng truyền tải TS

(Transport Stream). Các gói TS có độ dài không đổi là 188 byte. Dòng TS có khả năng chống

lỗi cao, được thiết kế để truyền trên các kênh truyền có nhiễu như: kênh truyền hình thông

thường (thông qua mặt đất) cũng như các kênh truyền hình cáp.

Các gói PES xuất phát từ một hoặc nhiều dòng ES có cùng hoặc khác đơn vị thời gian

cơ bản (như audio, video, dữ liệu) được ghép kênh thành 1 dòng TS qua việc biến đổi trong

các gói PES. Khả năng ghép kênh các chương trình với nhiều tốc độ bit khác nhau thành 1

dòng TS được dùng trong hệ truyền hình có độ phân giải cao HDTV và UHDTV

lOMoARcPSD|10435767

Hình 3.24 : Định dạng dòng truyền tải M-PEG2

Hình 3.25: Dòng truyền tải TS

Quá trình ghép các gói PES audio, video, data, tạo thành gói truyền tải TS. Để tăng

tính hiệu quả, các dòng truyền tải có thể ghép lại với nhau tạo thành dòng truyền tải ghép kênh

cấp hệ thống (System Level Multiplex).

lOMoARcPSD|10435767

Hình 3.26 Ghép kênh dòng bit truyền tải cấp hệ thống

Sau khi các bước trên hoàn thành, các bộ lọc tại bộ tách kênh có thể thiết lập các bít dòng

truyền tải tại bên thu phù hợp cho từng chương trình cần quan tâm.

3.7 Các tiêu chuẩn truyền dẫn truyền hình số

3.7.1 Chuẩn ATSC

Hệ thống ATSC được sử dụng tại Mỹ, có cấu trúc dạng lớp, tương thích với mô hình OSI-7

lớp của các mạng dữ liệu. Mỗi lớp ATSC có thể tương thích với các ứng dụng khác cùng lớp.

ATSC sử dụng dạng thức gói MPEG-2 cho cả Video, Audio và dữ liệu phụ. Các đơn vị dữ

liệu có độ dài cố định phù hợp với mã hoá sửa lỗi, ghép dòng chương trình, chuyển mạch,

đồng bộ, nâng cao tính linh hoạt và tương thích với dạng thức ATM. Chuẩn ATSC cung cấp

cho cả hai mức truyền hình phân giải cao (HDTV) và truyền hình tiêu chuẩn (SDTV). Đặc tính

truyền tải và nén dữ liệu của ATSC theo MPEG-2.

Bảng 3.8: Đặc điểm cơ bản của ATSC

Tham số

Đặc tính

Video

Nhiều dạng thức ảnh( nhiều độ phân giải khác nhau). Nén ảnh

theo MPEG-2 MP@ ML tới HP@ HL

Audio

Âm thanh Surround của hệ thống Dolby AC-3

Dữ phụ liệu

Cho các dịch vụ mở rộng (thí dụ: hướng dẫn chương trình,

thông tin hệ thống, dữ liệu truyền tải tới máy tính)

Truyền tải

Dạng đóng gói truyền tải đa chương trình. Thủ tục truyền tải

MPEG-2

Truyền dẫn RF

Điều chế 8-VSB cho truyền dẫn truyền hình số mặt đất

Phương pháp điều chế VSB bao gồm hai loại chính: Một loại dành cho phát sóng mặt

đất (8-VSB) và một loại dành cho truyền dữ liệu qua cáp tốc độ cao (16-VSB). Cả hai đều sử

dụng mã RS (Reed – Solomon), tín hiệu pilot và đồng bộ từng đoạn dữ liệu. Tốc độ ký hiệu

lOMoARcPSD|10435767

(Symbol Rate) cho cả hai đều bằng 10,76MSymbol/s. Nó có giới hạn tỷ số tín hiệu trên nhiễu

(SNR) là 14,9 dB và tốc độ dữ liệu bằng19,3Mb/s. Thực chất của qúa trình điều chế VSB là

điều chế biên độ nhiều mức, cho nên các bộ khuếch đại công suất yêu cầu có độ tuyến tính

cao.

3.7.2 Chuẩn DVB

Chuẩn DVB được sử dụng ở Châu Âu, truyền tải tín hiệu Video số nén theo tiêu chuẩn

MPEG-2 qua cáp, vệ tinh và phát sóng mặt đất. Chuẩn DVB có một số đặc điểm như sau:

+ Mã hoá Audio tiêu chuẩn MPEG-2 lớp II.

+ Mã hoá Video chuẩn MP @ ML.

+ Độ phân giải ảnh tối đa 720 x576 điểm ảnh.

DVB gồm một tập các tiêu chuẩn, trong đó cơ bản là:

+ DVB-S : Hệ thống truyền hình số qua vệ tinh, sử dụng phương pháp điều chế QPSK.

+ DVB-C: Hệ thống cung cấp tín hiệu truyền hình số qua mạng cáp, sử dụng các kênh cáp

có dung lượng từ 7 8MHz và kiểu điều chế QAM: 64-QAM, 256-QAM. DVB-C có

mức tỷ số S/N cao và điều chế ký sinh thấp.

+ DVB-T: Hệ thống truyền hình mặt đất với các độ rộng kênh 8MHz, 7MHz hoặc 6MHz.

Sử dụng phương pháp mã hoá sửa sai ghép đa tần trực giao. COFDM.

3.7.3 Chuẩn ISDB

Hệ thống chuyên dụng cho phát thanh truyền hình số mặt đất Nhật Bản đã được hiệp hội

ARIB đưa ra và được hội đồng công nghệ viễn thông của Bộ Thông tin Bưu điện thông qua

như một bản dự thảo tiêu chuẩn cuối cùng ở Nhật Bản.

ISDB- T sử dụng tiêu chuẩn mã hoá MPEG-2 trong quá trình nén và ghép kênh. Hệ thống

sử dụng phương pháp ghép đa tần trực giao OFDM cho phép truyền đa chương trình với các

điều kiện thu khác nhau, truyền dẫn phân cấp, thu di động... Các sóng mang thành phần được

điều chế QPSK, DQPSK, 16- QAM hoặc 64-QAM. Chuẩn ISDB- T có thể sử dụng cho các

kênh truyền 6, 7 hoặc 8 MHz. Tuy nhiên mới chỉ thực hiện ở Nhật Bản với độ rộng kênh

truyền 6 MHz.

ISDB- T sử dụng ghép xen thời gian, trong khi DVB-T không sử dụng kỹ thuật này.

• Ưu điểm: Tăng hiệu quả chống can nhiễu xung.

• Nhược điểm: Tăng thời gian trễ và tăng độ phức tạp của máy thu.

ISDB-T sử dụng phân đoạn tần số. Việc phân đoạn tần số này sẽ làm sai nguyên tắc của một

kênh truyền hình số là một kênh băng rộng trong đó các dịch vụ được đặt ở các mức khác

nhau. Nếu chia kênh thành các đoạn tần số bị ảnh hưởng thì toàn bộ dịch vụ nằm trong đoạn

lOMoARcPSD|10435767

đó sẽ bị mất. Đó là một trong những lý do tại sao các nhà thiết kế DVB-T đã không sử dụng

kỹ thuật phân chia tần số.

Cần nhiều máy phát cho mạng đơn tần hơn hệ ISDB-T. Khoảng bảo vệ lớn nhất của hệ Nhật

chỉ có 189 s. Tương ứng với khoảng bảo vệ này cho khoảng cách tối đa giữa các máy phát

là 56,7 km. Trong khi sử dụng hệ phát số của Châu Âu, khoảng cách tối đa giữa các máy phát

đối với mạng đơn tần tới 67km (nếu là phát 8K và khoảng bảo vệ bằng 1/4 chu kỳ của Symbol).

Máy thu số theo hệ ISDB-T yêu cầu lọc khắt khe hơn máy thu DVB-T.

 Các nước lựa chọn tiêu chuẩn ATSC gồm: Achentina, Mexico, Hàn quốc, Đài loan,

Canada,…Thời gian lựa chọn tiêu chuẩn truyền hình số tại các nước trên thế giới như

 Tại nước Mỹ: năm 1995 công bố tiêu chuẩn (ATSC), năm 1997 bắt đầu phát song thử

nghiệm truyền hình số, năm 2006 chấm dứt công nghệ truyền hình tương tự, chuyển

hoàn toàn sang phát sóng số.

 Tại Achentina: phát sóng số vào năm 1999.

 Tại Mexico: phát sóng số vào năm 1992.

 Tại H àn quốc: lựa chọn tiêu chuẩn từ năm 1997 đến 1998, phát thử nghiệm từ 1998

đến 2001, chính thức phát sóng số vào năm 2001, chấm dứt truyền hình tương tự vào

năm 2010.

 Tại Nhật Bản: ban hành tiêu chuẩn ISDB-T và chủ trương sẽ phát sóng số theo hệ tiêu

chuẩn riêng của mình, năm 1997 ban hành tiêu chuẩn và bắt đầu phát sóng thử nghiệm,

năm 2010 chấm dứt công nghệ truyền hình tương tự.

 Các nước lựa chọn tiêu chuẩn DVB-T gồm :

 Tại Anh: là nước đầu tiên có 33 trạm phát số DVB-T vào thàng 10/1998, phủ sóng

khoảng 75% dân số, đến năm 1999, sốn trạm tăng lên là 81, phủ sóng khoảng 90% dân

số, dự kiến chấn dứt truyền hình tương tự vào năm 2015.

 Tại Tây ban nha, Thụy điển: phát sóng 1999, chấm dứt tương tự vào 2010 ÷ 2012.

 Tại Pháp, Đan mạch, Phần lan, Hà lan, Bồ Đào Nha, Na uy: phát sóng số vào năm

2000, chấm dứt tương tự vào 2010 ÷ 2015.

 Tại Đức, Bỉ: phát sóng số năm 2001, chấm dứt tương tự vào 2010 ÷ 2015.

 Tại Thụy sĩ, Italia, Áo: phát sóng số 2002, Thụy sĩ dự kiến chấm dứt tương tự vào năm

20 12.

 Tại Australia: tiến hành thử nghiệm DVB-Y và ATSC từ 3/10/1997 đến 14/11/1997

công bố kết quả thử nghiệm 7/1998 chính thức lựa chọn DVB- T. Từ 1998 ÷ 2001 quy

hoạch tần số, đến 1/1/2001 phát sóng chính thức tại một số thành phố lớn, phát trên

phạm vi toàn quốc vào năm 2004. Chấm dứt tương tự vào khỏng 2008 ÷ 2010.

lOMoARcPSD|10435767

 Tại Singapore: tiến hành thử nghiệm cả 3 tiêu chuẩn từ 6 ÷ 9/1998. Lựa chọn DVB-T

và phát sóng số chính thức vào 2001.

 Tại Việt Nam: dự kiến đến năm 2020 sẽ sử dụng truyền hình số hoàn toàn. Hạ tầng

truyền dẫn phát sóng truyền hình mặt đất sẽ được chuyển đổi hợp lý sang công nghệ

số hoàn toàn trên cơ sở áp dụng bộ tiêu chuẩn châu Âu (DVB-T truyền hình số mặt

đất), ngừng hẳn việc sử dụng công nghệ truyền hình tương tự.

3.8 Truyền hình cáp

3.8.1 Tổng quan hệ thống truyền hình cáp số

Truyền hình cáp số là truyền hình có chất lượng cao thỏa mãn được nhu cầu của người

xem cũng như giúp cho các trung tâm truyền hình dễ dàng quản lý các thuê bao. Cấu tạo của

một hệ thống truyền hình cáp số cũng tương tự như hệ thống truyền hình cáp tương tự. Tổng

quát, một hệ thống truyền hình cáp số bao gồm các khối chức năng như: Thu tín hiệu số, mã

hóa nén, ghép kênh, điều chế và sau đó sẽ được truyền đi đến thuê bao. Tại thuê bao sẽ được

lắp đặt một Set-top-box số để thu tín hiệu và giải mã.

Hình 3.27: Sơ đồ khối của một hệ thống truyền hình cáp số

Mạng và hoạt động của hệ thống hiện nay đều dựa trên cơ sở của mạng HFC và được gọi là

HFC số. HFC là công nghệ cáp quang lai ghép, sử dụng cấu hình mạng dùng cáp quang và

cáp đồng trục, được sử dụng để phân phối lại các dịch vụ băng rộng. Các dịch vụ băng rộng

này bao gồm: điện thọai, đa phương tiện tương tác, truy cập Iternet tốc độ cao, VOD (Video-

on demand –video theo yêu cầu) và học từ xa. Các mạng sử dụng công nghệ HFC có đặc trưng

thực hiện một cách lý tưởng các dịch vụ thế hệ mới, HFC thỏa mãn các yêu cầu về tăng khả

năng mở rộng và thực hiện các dịch vụ phụ mà không cần thay đổi cơ sở hạ tầng.

lOMoARcPSD|10435767

Theo sơ đồ của hệ thống này thì tín hiệu được phát đi tại trung tâm và đi đến thuê bao sẽ là

tín hiệu số. Tại trung tâm của hệ thống, tín hiệu sẽ được thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau,

Các tín hiệu được máy thu đưa qua khối nén và mã hóa, tại đây tín hiệu sẽ được chuyển đổi

hoàn toàn thành tín hiệu số. Tín hiệu này sẽ đưa qua ghép kênh và điều chế số, sau đó tín hiệu

này sẽ được phát đi trên sợi cáp quang đến nút quang. Từ nút quang tín hiệu điện được khuếch

đại và đưa đến thuê bao. Tại thuê bao của truyền hình cáp số có một hệ thống truy cập có điều

kiện. Tiến bộ của truyền hình cáp số là có thể kết nối giữa máy tính với máy thu hình qua hộp

giải mã Set-top-box số và có khả năng truyền Internet.

3.8.2 Chuẩn truyền hình số DVB-C

Chuẩn DVB-C được viết tắt bởi cụm từ Digital Video – Cable và nó là chuẩn chung do tập

đoàn tiêu chuẩn Châu Âu phát triển cho truyền hình kỹ thuật số thông qua hệ thống Cáp. Hệ

thống này truyền một MPEG-2 hoặc MPEG-4với dòng đưa ra là Audio/video số. Tiêu chuẩn

này lần đầu tiền được xuất bản bởi ETSI vào năm 1994, sau đó trở thành hệ thống truyền tải

sử dụng rộng rãi nhất cho truyền hình Cáp kỹ thuật số ở châu Âu. Nó được triển khai trên toàn

thế giới trong các hệ thống khác nhau.

Hình 3.28 – Sơ đồ khối hệ thống DVB-C

Kênh chuyển đổi cáp

MUX thích

ứng, phân

tán năng

Mã hóa

ngoài

Đan xen

ngoài

Chuyển đổi

dữ liệu

Mã hóa vi

phân

Ánh xạ

QAM

Đình hình

băng cơ sở

DAC và

front-end

Hệ thống ghép kênh

Truyền dẫn

……

Video mã hóa

Audio mã hóa

Dữ liệu mã hóa

lOMoARcPSD|10435767

Hình 3.28 : Sơ đồ khối hệ thống DVB-C

Kỹ thuật phát của DVB-C được mô tả ngắn gọn theo sơ đồ khối như sau: Các dòng Video,

Audio và dòng dữ liệu sẽ được ghép kênh đưa vào một dòng chương trình mà thông qua các

bộ Set Top Box (STB) cho phép truyền và nhận.

 Phân tán năng lượng MUX: MPEG-2 TS được biết đến như các gói dữ liệu sắp xếp

trình tự có độ dài 188 byte. Trong kỹ thuật được gọi là phân tán năng lượng

 Mã hóa ngoài: chế độ đầu tiền được đáp ứng là truyền tải dữ liệu sử dụng mã khối

không nhị phân, mã RS (188 hoặc 204 bity) cho phép up tối đa 8 byte lỗi cho mỗi gói

188 byte.

 Đan xen ngoài: sự xen kẽ sử dụng việc sắp xếp lại dãy dữ liệu được truyền.

 Chuyển đổi dữ liệu byte/m: Dữ liệu (byte) được mã hóa đưa vào bộ dữ liệu dưới dạng

bit m (m = 4,5,6,7 hoặc 8). Mã hóa vi phân: 2 byte quan trọng nhất trong mỗi bộ dữ

liệu được mã hóa dưới dạng tín hiệu.

 Ánh xạ QAM: Các chuỗi bit được ánh xạ vào một chuỗi số băng cơ sở dưới dạng những

ký tự phức tạp, đó là 5 kiểu điều chế cho phép 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM, 128-

QAM, 256-QAM.

 Định hình băng cơ sở : Tín hiệu QAM với vai trò là bộ lọc định hình nõ sẽ loại bỏ

những giao thoa tín hiệu ở nhánh đến.

 DAC và Front-end: Tín hiệu số được truyền đi dưới dạng tín hiệu tương tự thông qua

bộ chuyển đổi DAC và sau đó biến điệu thành tần số radio bởi RF Front-end.

Tháng 8/2008 chuẩn DVB-C2 ra đời , đây là thế hệ thứ hai của truyền hình số qua cáp,

với một số sự thay đổi về mã hóa và điều chế nên hiệu suất phổ cao hơn 30% và có sự tối ưu

hơn so với chuẩn thứ nhất. DVB-C2 cho phép tốc độ bít lên đến 83,1 Mbit/s trên một băng

thông kênh 8Mhz khi sử dụng điều chế 4096-QAM. Tương lai cho phép lên đến 97Mbit/s và

110,8Mbit/s cho mỗi kênh sử dụng điều chế 16.384 - QAM và 65536 – QAM.

3.9 Truyền hình số mặt đất

Truyền hình số quảng bá mặt đất là một hệ thống truyền thông sử dụng công nghệ số để

cung cấp số lượng kênh truyền nhiều hơn với chất lượng hình ảnh, âm thanh tốt hơn dưới hình

thức phát quảng bá tới ăng ten thu thông thường thay vì phải sử dụng chảo vệ tinh hay cáp

nối. Hệ thống này sử dụng điều chế dữ liệu số theo đó dữ liệu được nén và giải mã bằng thiết

bị set-top-box. Ưu điểm lớn nhất của hệ thống truyền hình số mặt đất quảng bá là sử dụng

băng tần số hiệu quả và công suất bức xạ nhỏ hơn so với truyền hình tương tự. Ngoài ra truyền

dẫn số còn có thể tự phát hiện và sửa lỗi.

Một ưu điểm khác đó là có khả năng làm việc trong mạng đơn tần SFN. Nghĩa là tất cả các

máy phát hình số trong một khu vực nào đó có thể là một thành phố hay một tỉnh sẽ phát trên

cùng một kênh sóng. Truyền hình số với công nghệ mạng đơn tần SFN có thể tiết kiệm được

tài nguyên tần số quý hiếm của quốc gia đồng thời những kênh lân cận không gây can nhiễu

lOMoARcPSD|10435767

lẫn nhau. Hiện nay trên thế giới tồn tại ba chuẩn cho hệ thống truyền hình số quảng bá mặt

đất: ATSC của Mỹ, DVB-T của Châu Âu và ISDB-T của Nhật Bản.

Hệ thống truyền hình số quảng bá được triển khai ở Mỹ là hệ thống sử dụng điều chế 8

VSB cho quảng bá mặt đất được chuẩn hoá bởi ATSC.

Hệ thống ISDB-T của Nhật bản được chuẩn hoá bởi ARIB.

Chuẩn DVB-T của Châu Âu được rất nhiều nước trên thế giới tuân thủ khi triển khai hệ

thống truyền hình số quảng bá mặt đất cho nước mình. DVB-T hỗ trợ rất nhiều loại hình dịch

vụ bao gồm các dịch vụ SDTV và HDTV, các dịch vụ truyền hình số di động… Truyền

hình số mặt đất có các đặc điểm sau:

• Truyền hình số có độ phân giải cao (HDTV)

• Nhiều chương trình truyền hình trên một kênh RF

• Dịch vụ truyền hình đa phương tiện, truyền hình tương tác

• Thu di động (Tiêu chuẩn DVB-T, DiBEG)

• Phân cấp chất lượng (HDTV, SDTV)

• Mạng đơn tần. Công suất máy phát nhỏ hơn (6dB~4 lần)

Hình 3.29: Mô hình truyền hình số mặt đất

3.9.1 Chuẩn DVB-T

Hệ thống DVB-T cho phép phát các dịch vụ SD (sử dụng mã hoá MPEG-2) và các dịch vụ

HD (sử dụng mã hoá MPEG-4) cùng các dữ liệu khác trong một dòng truyền tải (MPEG-2

TS). DVB-T mô tả kiến trúc đóng gói (Framing Structure), mã hoá kênh và quá trình điều chế

chi tiết trong tiêu chuẩn ETSI EN 300 744. DVB-T hỗ trợ độ rộng kênh truyền có thể là 5

MHz, 6 MHz, 7 MHz, và 8 MHz. Tại Việt Nam sử dụng kênh có độ rộng 8 MHz. Một số

tham số kĩ thuật cơ bản của DVB-T bao gồm:

• Mã sửa sai FEC dạng Turbo với bộ mã hóa ngoài RS (204, 188) có thể sửa tối đa 8

byte lỗi trong mỗi gói 188 bytes; và mã trong sử dụng mã vòng xoắn (hay còn gọi là

FEC) với các tỷ lệ: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, và 7/8;

lOMoARcPSD|10435767

• Giản đồ điều chế: QPSK, 16-QAM, 64-QAM;

• Dữ liệu truyền được tổ chức thành các khung và các siêu khung, một siêu khung được

tạo thành từ 4 khung. Mỗi khung gồm 68 Blocks, và mỗi Block có thể có 1512, hay

3024, hay 6048 ký hiệu tuỳ thuộc vào kiểu điều chế 2k, 4k, hay 8k;

• Kỹ thuật điều chế OFDM, với các kiểu: 2k (2048 sóng mang), 4k (4096 sóng mang),

hoặc 8k (8192 sóng mang);

• Khoảng bảo vệ : 1/4, 1/8, 1/16, và 1/32;

Các tín hiệu báo hiệu (tín hiệu Pilot và các tín hiệu TPS): Mang các thông tin truyền phát.

Cung cấp các thông tin này tới phía thu, cho phép phía thu tự động xác định tín hiệu đã phát

(tuỳ thuộc vào đầu thu có hỗ trợ hay không).

Tiêu chuẩn DVB-T2

DVB-T2 một chuẩn mới trong họ tiêu chuẩn DVB được phát triển dành cho truyền hình

số mặt đất với mục đích tăng khả năng sử dụng băng tần, tăng dung lượng dữ liệu có thể

truyền cũng như cải tiến chất lượng tín hiệu. Trong các điều kiện thu tương đương so với

DVB-T, DVB-T2 tăng dung lượng 30%, thậm chí trong một số trường hợp có thể tăng tới

65%. Hiệu quả đạt được này nhờ vào các cải tiến từ các đặc trưng lớp vật lý, tới cấu hình

mạng, cũng như tối ưu quá trình thực thi để đạt được bộ thông số tối ưu cho các kênh truyền.

Chi tiết cấu trúc khung, mã hoá kênh và quá trình điều chế được mô tả trong tiêu chuẩn ETSI

EN 302755.

Hệ thống DVB-T2 có thể chia thành 3 hệ thống con về phía nhà mạng (SS1, SS2 và SS3)

và 2 hệ thống con về phía máy thu (SS4 và SS5).

Hình 3.30: Sơ đồ khối của hệ thống DVB-T2

lOMoARcPSD|10435767

Đầu vào hệ thống có thể là một hoặc nhiều luồng truyền tải TS (Transport Stream)

MPEG-2 và/hoặc một vài GS (Generic Stream). Khối tiền xử lý đầu vào (Input pre-

processor) không thuộc hệ thống T2. Tuy nhiên khối này có thể bao gồm các bộ chia dịch

vụ (Service splitter) hoặc bộ giải ghép kênh (demultiplexer) phân tách các dịch vụ thành

các dòng dữ liệu logic để đưa vào đầu vào của hệ thống T2. Sau đó, chúng được mạng

trong các ống lớp vật lý PLPs (Physical Layer Pipes).

 SS1: Mã hoá và ghép kênh.Khối SS1 có chức năng mã hoá tín hiệu video/audio

cùng các tín hiệu phụ trợ kèm theo như PSI/SI hoặc tín hiệu báo hiệu lớp 2 (L2

Signalling) với công cụ điều khiển chung nhằm đảm bảo tốc độ bit không đổi đối

với tất cả các dòng bit. Khối này có chức năng hoàn toàn giống nhau đối với tất cả

các tiêu chuẩn của DVB. Đầu ra của khối là dòng truyền tải MPEG-2TS (MPEG -

2 Transport Stream).

 SS2: Basic T2 – Gateway. Đầu vào của SS1 , đầu ra là dòng T2 - MI. Mỗi gói T2-

MI bao gồm Baseband Frame, IQ Vector hoặc thông tin báo hiệu (LI hoặc SFN).

Dòng T2-MI chứa mọi thông tin liên quan đến T2-FRAME. Mỗi dòng T2-MI có

thể được cung cấp cho một hoặc một vài bộ điều chế trong hệ thống DVB-T2.

Dạng thức giao diện của T2-MI.

 SS3: Bộ điều chế DVB-T2 (DVB-T2 Modulator). Bộ điều chế DVB-T2 sử dụng

Baseband Frame và T2- Frame mang trong dòng T2-MI đầu vào để tạo ra DVB-

T2 Frame.

 SS4: Giải điều chế DVB-T2 (DVB-T2 Demodulator). Bộ giải điều chế SS4 nhận

tín hiệu cao tần (RF Signal) từ một hoặc nhiều máy phát (SFN Network) và cho

một dòng truyền tải (MPEG-TS) duy nhất tại đầu ra.

 SS5: Giải mã dòng truyền tải (Stream Decoder). Bộ giải mã SS5 nhận dòng truyền

tải (MPEG-TS) tại đầu vào và cho tín hiệu video/audio tại đầu ra.

 Đầu vào của lớp vật lý là tín hiệu cao tần RF. Việc xử lý dòng dữ liệu vào và FEC

phải được lựa chọn sao cho có khả năng tương thích với cơ chế sử dụng trong

DVB-S2. Điều đó có nghĩa, DVB-T2 phải có cùng cấu trúc basebandframe,

baseband-header, gói "0' (Null packet) LDPC/BCH FEC và đồng bộ dòng dữ liệu

như DVB-S2.

Các thông số COFDM của DVB-T2 cũng được mở rộng so với DVB-T, trong đó bao

gồm:

 FFT: 1K, 2K, 4K, 8K, 16K, 32K;

 Khoảng bảo vệ: 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, 1/4;

 Pilot phân tán : 8 biến thể khác nhau phù hợp với các khoảng bảo vệ khác nhau;

lOMoARcPSD|10435767

 Pilot liên tục: tương tự như DVB-T, tuy nhiên tối ưu hơn;

 Xen bít: bao gồm xen bit, xen tế bào, xen thời gian và xen tần số

Việc có một khoảng lựa chọn rộng hơn các thông số COFDM cùng với mã sửa sai mạnh

hơn, cho phép DVB-T2 đạt được dung lượng cao hơn DVB-T gần 50% đối với mạng

MFN và thậm chí còn lớn hơn đối với mạng SFN.

Hình 3.31: Biểu đồ khối hệ thống DVB-T2 SS2 và SS3

Đầu ra của hệ thống thường là các tín hiệu đơn để truyền phát trên kênh vô tuyến

RF. Tuy nhiên, hệ thống có thể tạo tín hiệu ra thứ hai, được truyền tới hệ thống anten thứ

hai và gọi là chế độ truyền phát MISO. Tốc độ tối đa đầu vào cho TS, bao gồm cả các gói

trống là 72Mbit/s. Thông lượng tối đa, sau khi xóa gói trống đạt được hơn 50 Mbit/s (đối

với kênh 8MHz).

3.10 Truyền hình số vệ tinh

Thực chất, thông tin vệ tinh là thực hiện đường chuyển tiếp qua vệ tinh. Một vệ tinh có thể

chứa nhiều transponder (bộ phát đáp) để tiếp nhận tín hiệu từ trạm mặt đất, xử lý lại và phát

trở lại trạm trái đất.

Ưu điểm của thông tin qua vệ tinh:

- Tính quảng bá cho mọi địa hình, vùng phủ sóng rộng.

- Có dải thông khá rộng, khả năng đa truy nhập, dung lượng thông tin lớn.

- Chất lượng và độ tin cậy thông tin cao.

- Tính linh hoạt cao, hiệu quả kinh tế lớn.

- Đa dạng về loại hình phục vụ.

- Thích hợp cho các dịch vụ quảng bá hiện đại.

- Nhược điểm của thông tin qua vệ tinh:

- Trễ đường truyền lớn.

- Ảnh hưởng của tạp âm và suy hao.

- Giá thành lắp đặt hệ thống rất cao, chi phí để phóng vệ tinh tốn kém

- Tồn tại xác suất rủi ro.

lOMoARcPSD|10435767

- Khó bảo dưỡng, sữa chữa và nâng cấp.

- Người xem cần phải đầu tư thiết bị để thu tín hiệu

- Kỹ thuật lắp đặt đòi hỏi phái có trình độ nhất định.

- Vệ tinh có tuổi thọ giới hạn, khoảng 20 năm. Mỗi lần thay thế đòi hỏi giá thành cao.

- Không gian để phát triển hạn chế. Khoảng cách giữa các vệ tinh tối thiểu là 3 độ, quỹ

đạo bán kính (đặt vệ tinh địa tĩnh) gần như đã bị phủ kín. Các quốc gia nhỏ rất khó

khăn trong việc xây dựng vệ tinh của riêng mình

- Phụ thuộc nhiều vào thời tiết, bức xạ mặt trời

3.10.1 Cấu trúc hệ thống truyền hình số vệ tinh

Trạm

mặt đất mặt đất

Hình 3.32: Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh

Các trạm phát sóng truyền hình –DBS (Direct Broadcast Satellte). Các trạm DBS làm nhiệm

vụ nhận tín hiệu Audio/video từ các nguồn chương trình khác nhau như: Studio, internet, vệ

tinh cáp quang, cáp…tín hiệu sau đó được số hóa, mã hóa, nén, ghép kênh, điều chế, qua hệ

thông mã khóa quản lý khách hàng rồi được phát lên vệ tinh với tần số đường uplink.

Vệ tinh: nhận tín hiệu từ trạm phát, khuếch đại rồi chuyển đến cho các thuê bao với tần số

đường downlink.

Tại nhà các thuê bao gồm Anten chảo để thu tín hiệu vệ tinh và thiết bị giải mã tín hiệu vệ

tinh (Set – top box). Anten và bộ giải mã được nối với nhau bằng cáp đồng trực RG-6

Đường lên

Uplink)

(

Đường xuống

Downlink)

(

Điều chế

Nâng

tần

Khuếch đại

công suất

Khuếch đại

tạp âm

Hạ tần

Giải điều

chế

lOMoARcPSD|10435767

a.Trạm phát mặt đất (Uplink station)

Tín hiệu A/V từ studio được chuyển đổi sang tín hiệu số, mã hoá và nén MPEG-2, thường

dùng chuẩn MP@ML. Đây là tiêu chuẩn thống nhất trong việc truyền dẫn phát sóng tín hiệu

video số qua vệ tinh có độ phân giải tiêu chuẩn (SDTV). Đối với tiêu chuẩn tiếng MPEG có

các dạng thức mono, stereo, Join stereo, dual mono. Mỗi chương trình A/V sau nén có vận

tốc trung bình khoảng 4Mbps. Sau đó các tín hiệu A/V qua các bộ Scrambler (xáo trộn mật

mã tín hiệu) của hệ thống truy nhập có điều kiện CA (Conditional Access) theo các yêu cầu

về quản lý thuê bao và chương trình cung cấp cho thuê bao. Tín hiệu sau khoá mã được ghép

kênh để tạo thành dòng truyền tải đa chương trình (từ 10 20 chương trình).

Tín hiệu sau ghép kênh được qua các bộ mã hoá kênh truyền (RS - Reed Solomon) sửa sai

FEC (Forward Error Corrector), tương ứng với tốc độ khoảng 52 Mbps (nếu ghép 10 chương

trình), sau đó đến khối điều chế sử dụng kỹ thuật điều chế QPSK ở tần số trung tần 70MHz

tạo ra sóng trung tần có dải thông khoảng 0.65x52= 33.8MHz. Tiếp theo đến bộ dịch tần lên

dải C hoặc K

, khuếch đại công suất và đưa lên hệ thống anten phát lên vệ tinh. Anten phát

thường rất rộng, đường kính khoảng từ 9-12 m. Càng tăng đường kính thì độ chính xác đến

vệ tinh càng cao và tăng công suất nhận tại vệ tinh. Ăn ten phát chỉ hướng đến vệ tinh xác

định và phát tín hiệu trong khoảng tần số xác định.

Hình 3.33: Trạm phát mặt đất

lOMoARcPSD|10435767

b.Vệ tinh (Satellite)

Có chứa các trạm phát đáp, chuyển tiếp tín hiệu (transponder) : nhận tín hiệu phát ra từ trạm

mặt đất sau đó dịch tần, khuếch đại rồi phát trở lại trái đất. Do vệ tinh ở độ cao rất lớn so với

trái đất, khoảng 36000 km trên quỹ đạo địa tĩnh, nên tầm bao phủ rất lớn (tối đa có thể được

1/3 trái đất). Tuy nhiên trong truyền hình vệ tinh một vệ tinh thông thường có diện phủ sóng

trong một phần châu lục hay 1 quốc gia nào đó và có thể thay đổi được vùng bao phủ (beam

sóng). Hình vẽ dưới là vùng phủ sóng vệ tinh Measat-2 band Ku. Vùng phủ sóng bandKu của

vệ tinh Measat-2 có cường độ trường (EIRP) tại Việt Nam vào khoảng 54 56 dBW.

Hình 3.34: Vị trí của vệ tinh Measat-2 (148 E) trên quỹ đạo địa tĩnh

c.Trạm thu tín hiệu vệ tinh (Downlink station)

Có nhiều dạng trạm thu khác nhau tuỳ theo mục đích sử dụng: Trạm thu dùng cho truyền

hình cáp, trạm phát lại truyền hình mặt đất, trạm thu phát MATV của các khách sạn, chung

cư cao tầng, hoặc hộ gia đình xem trực tiếp (DTH- Direct to Home). Tất cả các dạng thu này

đều có thông số kỹ thuật giống nhau, chỉ khác nhau về chất lượng (đường kính anten, loại đầu

thu chuyên dụng hay dân dụng) và số lượng thiết bị thu (số kênh cần thu của các trạm phát

lại) tuỳ thuộc vào mục đích cụ thể của từng loại trạm thu. Một trạm thu bao gồm các thành

phần:

Thiết bị bên ngoài (Outdoor):

 Anten parabol (chảo): là anten dung để thu tín hiệu các chương trình truyền hình từ vệ

tinh, kích thước từ 0,6m-6m tùy loại.

 LNB (Low Noise Block): là bộ khuếch đại tạp nhiễu thấp gắn trên anten parabol nhằm

tăng công suất tín hiệu thu được từ anten.

 Cơ cấu điều khiển chảo (Positioner) quay theo góc ngẩng và phương vị.

 Cơ cấu điều khiển góc quay phân cực (Polarotor).

Thiết bị bên trong (Indoor):

lOMoARcPSD|10435767

 Mạch điện điều khiển góc quay của Polarotor và Positioner

 Bộ giải mã đa phương tiện - IRD (Integrated Recever Decoder) hay còn gọi là Set-top

Box (STB): ngoài chức năng là thiết bị thu và giải mã tín hiệu truyền hình, chuyển

sang tín hiệu AV hay RF mà Tivi thông thường có thể xem được. Nó có còn có chức

năng nhận diện đúng thuê bao, giải mã ra các chương trình hay dịch vụ mà thuê bao

đã đăng kí. Điều này thường thực hiện thông qua Smart card (Thẻ thông minh). Thiết

bị này trông giống như một thẻ tín dụng hay điện thoại. Nó được dùng như một vật

chứng về quyền giải mã các tín hiệu hoặc dịch vụ mà thuê bao đã đăng ký.

3.10.2 Chuẩn DVB-S

Tiêu chuẩn DVB-S (EN 300 421) ra đời vào năm 1994, được sử dụng phổ biến để truyền

tín hiệu truyền hình quảng bá qua vệ tinh. Đường truyền vệ tinh ngoài những ưu điểm còn tồn

tại một nhược điểm lớn là cự ly thông tin lớn, chịu ảnh hưởng mạnh của nhiễu và tạp âm…

Bản thân dòng truyền tải MPEG-2 không có chức năng sửa lỗi, chống nhiễu đường truyền do

vậy không thể truyền trực tiếp dòng truyền tải.

Tiêu chuẩn DVB-S được thiết kế trên cơ sở gia tăng khả năng chống nhiễu cho dòng truyền

tải MPEG-2. Theo DVB-S, quá trình xử lý tín hiệu truyền hình vệ tinh gồm các bước như sau:

- Thích nghi đầu vào và phân tán năng lượng.

- Mã hóa ngoài sử dụng mã Reed-Solomon RS (204,188).

- Xáo trộn bit nhằm tăng khả năng chống lỗi cụm.

- Mã hóa trong sử dụng mã xoắn với các tỷ lệ mã khác nhau.

- Lọc băng gốc và điều chế QPSK.

Hình 3.35: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình vệ tinh DVB-S

Thích nghi

đầu vào và

phân tán năng

lượng

Mã hóa ngoài

RS (204,188)

Xáo trộn bit

Điều chế

QPSK

Lọc băng gốc

Mã hóa trong

mã chập)

(

Mã hóa và

ghép kênh

MPEG-2

Khối cao tần

lOMoARcPSD|10435767

Chuẩn DVB-S2

DVB-S2 là tiêu chuẩn truyền hình số vệ tinh tiêu chuẩn thứ hai được ETSI phê chuẩn

3/2005. Đây là tiêu chuẩn mới nhất trong hệ thống tiêu chuẩn DVB cho các ứng dụng vệ tinh

băng rộng. Cuộc cách mạng về mã sửa lỗi kết hợp với cấu hình điều chế mới và một loạt các

đặc tính mới là nên tảng làm nên tiêu chuẩn DVB-S2. Tiêu chuẩn này có những thay đổi mang

tính đột biến so với DVB-S như sau:

- Dòng tín hiệu vào mềm dẻo, DVB-S2 có thể tiếp nhận dòng truyền tải đơn chương

trình hoặc đa chương trình, dạng MPEG-TS hay dạng generic (ví dụ như iP…).

- Chuẩn nén MPEG-2 được nâng cấp lên MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding), tốc

độ nén cới chương trình SDTV là 2,2 triệu Mbps và 9Mbps với chương trình HDTV

- Tập mã sữa sai với mã trong của DVB-S được thay thế bằng mã sữa sai LDPC

(LowDensity Parity Check) và BCH (Bose Chaudhuri Hocquenghem) tỉ lệ lỗi thấp đạt

từ 0,7 dB đến 1 dB so với giới hạn Shannon tùy theo mode truyền dẫn

- Ngoài ra điều chế phức tạp hơn và số lượng hữu ích/hertz tăng lên. Tiêu chuẩn mới

cung cấp các kiểu điều chế QPSK (2bit/hz), 8PSk (3 bit/Hz), 16 APSK (4bit/Hz) và

thâm chí là 32 APSK (5 bit/Hz).

- Có 3 dạng phổ với hệ số roll-off lần lượt là 0.35, 0.25, 0.20, thay vì chỉ có một hệ số

roll-off là 0.35 trong tiêu chuẩn DVB-S. Hệ số roll-off nhỏ sẽ tăng hiệu của của

transponder, tăng lượng kênh hữu ích vì phổ tín hiệu vuông hơn.

- Khả năng kết hợp các dòng dữ liệu vào một sóng mang, điều chế, mã hóa thay đổi và

tương thích (VCM và ACM). Làm tăng số lượng tín hiệu truyền tải trên 1 sóng mang.

- Chức năng điều chế và mã hóa thay đổi VCM cho phép các dịch vụ khác nhau có thể

phát trên cùng một sóng mang. Mối dịch vụ vẫn giữ cấu hình điều chế và tỉ lệ sữa sai

riêng

- Chức năng điều chế và mã hóa tương thích ACM cho phép thay đổi cấu hình điều chế

và mức bảo vệ lỗi cho mỗi khung dữ liệu. Các thông số truyền dẫn có thể tối ưu cho

mỗi bộ đầu cuối và các ảnh hưởng do thời tiết có thể được bù dễ dàng và an toàn.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 3.36: Sơ đồ khối hệ thống DVB-S2

(các khối màu đậm không cần thiết đối với các ứng dụng quảng bá dòng đơn chương trình)

Câu hỏi ôn tập chương 3

Bài tập 1: Cho hệ thống truyền hình số mặt đất chuẩn DVB-T. Biết rằng:

Hệ thống truyền hình số có độ phân giải 720x576 cho chói và 360x576 cho màu, tần số quét

mành là 50 Hz. Giả sử dung lượng kênh truyền 100Mbit/s. Tìm số bít biểu diễn cho một mẫu

tín hiệu chói và tín hiệu màu. Biết rằng chói và màu được biểu diễn với số bít như nhau.

- Xác định không gian lưu trữ chuỗi Video dài 30 phút, biết rằng chuẩn lấy mẫu 4:4:4,

độ phân giải 720×576 cho chói và 16 bit/mẫu, tần số quét mành 60Hz, tỷ số nén 30

cho chói và tỷ số nén của màu gấp 2 lần của chói.

- Chuẩn DVB-T có tốc độ dòng dữ liệu khả dụng là 5Mbit/s, độ rông kênh là 8 MHz.

Xác định tốc độ của dòng dữ liệu nếu tất cả các tham số của hệ thống không thay đổi

ngoại trừ tỷ lệ mã kênh thay đổi từ 3/4 thành 5/6 và điều chế thay đổi từ QPSK thành

64- QAM.

Bài tập 2:

Một mạng DVB-H đang được xây dựng trong khu vực Turku. Các kỹ thuật sau được sử

dụng , DVB-T: 8K, GI = 1/4, QPSK, mã 2/3 , DVB-H: FEC 3/4, 1024 hàng

- Nếu mỗi dịch vụ được phân bổ băng thông 384 kbit / s, có bao nhiêu dịch vụ có thể

cung cấp?

- Xác định khoảng thời gian của burst ( IP datagram) trong time slicing. Giả sử khung

MPE-FEC được gửi trên burst.

lOMoARcPSD|10435767

- Xác định khoảng thời gian trung bình lựa chọn dịch vụ ? Giả sử thời gian nhận đồng

bộ 200 ms.

Bài tập 3:

Cho hệ thống OFDM được sử dụng trong mạng truyền hình. Tốc độ truyền 32Mbit/s được

yêu cầu. Độ dài cực đại của đáp ứng xung kênh là 800ns

- Xác định khoảng cách của sóng mang, nếu khoảng thời gian bảo vệ là 20% trên toàn

bộ khoảng thời gian của ký hiệu

- Tính S/N bị mất do chèn khoảng thời gian bảo vệ

- Băng thông của kênh là 20MHz. Xác định số sóng mang con của tín hiệu truyền

- Cho các phương pháp điều chế BPSK, QPSK, 8PSK, 16QAM và 64 QAM chọn 1

trong các phương pháp điều chế để đạt được tốc độ truyền yêu cầu

CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TÁC

4.1 Giới thiệu chung về truyền hình tương tác

Truyền hình kỹ thuật số, là sự tiến bộ quan trọng nhất trong công nghệ truyền hình kể

từ khi phương tiện truyền thông này được tạo ra hơn một thế kỷ trước. TV kỹ thuật số

cung cấp cho người xem nhiều sự lựa chọn hơn và làm cho trải nghiệm xem truyền hình

tương tác hơn. Hệ thống tương tự của truyền hình đã tồn tại trong hơn 60 năm qua. Trong

thời gian này, người xem trải qua quá trình chuyển đổi từ truyền hình đen trắng đến truyền

hình màu. Việc chuyển dịch từ truyền hình đen trắng đến truyền hình màu truyền hình đòi

hỏi người xem phải mua TV mới, và các đài truyền hình phải đầu tư thiết bị máy phát mới,

sản xuất chương trình.

Ngày nay, ngành công nghiệp đi qua một quá trình chuyển đổi sâu sắc, di chuyển từ TV

thông thường đến kỷ nguyên mới về công nghệ kỹ thuật số. Hầu hết các nhà khai thác truyền

hình đã nâng cấp mạng lưới hiện có của họ và đã triển khai nền tảng kỹ thuật số tiên tiến trong

nỗ lực chuyển dịch thuê bao của họ từ các dịch vụ truyền thống tương tự đến các dịch vụ kỹ

thuật số tinh vi hơn. Một công nghệ mới được gọi là truyền hình dựa trên giao thức Internet

(IPTV), đã bắt đầu xuất hiện trên toàn thế giới trong đầu thế kỷ này, với những câu chuyện

về một số viễn thông lớn, cáp, vệ tinh, mặt đất, và một loạt các video cung cấp qua dịch vụ

dựa trên IP. Như tên gọi cho thấy, IPTV mô tả một cơ chế để truyền tải dòng nội dung video

qua mạng sử dụng giao thức mạng IP. Những lợi ích của cơ chế cung cấp các tín hiệu

lOMoARcPSD|10435767

truyền hình này thay đổi từ việc hỗ trợ các tương tác được tăng cường đến thời gian chuyển

đổi kênh nhanh hơn và cải thiện khả năng tương tác với mạng gia đình hiện có. Trước khi

mô tả các công nghệ khác nhau tạo nên một hệ thống IPTV từ đầu cuối đến đầu cuối,

chương này sẽ bắt đầu bằng việc định nghĩa IPTV.

4.1.1 Định nghĩa IPTV

IPTV là tên viết tắt của cụm từ Internet Protocol Television - truyền hìnhqua giao thức

Internet, Telco Televison hay truyền hình băng rộng, với nghĩa truyền tải truyền hình quảng

bá hoặc video theo yêu cầu, chương trình phát thanh có chất lượng cao trên mạng băng rộng.

Theo quan điểm của người dùng, IPTV hoạt động giống như dịch vụ truyền hình trả tiền. Định

nghĩa chính thức về IPTV được đưa ra bởi nhóm IPTV của Liên minh viễn thông quốc tế

(ITU-T FG IPTV) như sau:

IPTV được định nghĩa là các dịch vụ đa phương tiện như truyền hình, video, audio, văn

bản, số liệu truyền tải trên các mạng dựa trên IP được kiểm soát nhằm cung cấp mức chất

lượng dịch vụ, tính tương tác, độ bảo mật và tin cậy theo yêu cầu.

Từ quan điểm của nhà cung cấp dịch vụ, IPTV bao hàm quá trình thu thập, xử lý, và truyền

tải một cách an toàn nội dung video trên hạ tầng mạng dựa trên công nghệ IP. Tham gia vào

quá trình cung cấp dịch vụ IPTV gồm nhiều nhà cung cấp dịch vụ từ các nhà cung cấp dịch

vụ truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh đến các công ty Viễn thông lớn và các nhà khai thác

mạng riêng ở nhiều nơi trên thế giới.

Một số đặc điểm của IPTV:

• Hỗ trợ truyền hình tương tác: Các tính năng hai chiều của hệ thống IPTV cho phép

nhà cung cấp dịch vụ phân phối toàn bộ các ứng dụng truyền hình tương tác. Các

loại dịch vụ cung cấp qua dịch vụ IPTV là truyền hình trực tiếp, truyền hình độ nét

cao (HDTV), trò chơi tương tác, và Internet tốc độ cao.

• Dịch chuyển thời gian: IPTV kết hợp với một máy ghi video kỹ thuật số cho phép

dịch chuyển thời gian của chương trình truyền hình - cơ chế để ghi âm và lưu trữ

nội dung IPTV để xem sau.

• Cá nhân hóa: Một hệ thống IPTV hoàn chỉnh hỗ trợ thông tin liên lạc hai chiều và

cho phép người dùng cá nhân hoá thói quen xem TV của họ bằng cách cho phép

họ quyết định những gì họ muốn xem và xem khi nào.

• Yêu cầu băng thông thấp: Thay vì cung cấp tất cả các kênh cho mọi người dùng,

các công nghệ IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ chỉ để dòng kênh mà người

dùng đã yêu cầu. Tính năng hấp dẫn này cho phép nhà khai thác mạng tiết kiệm

băng thông trên mạng của họ.

• Truy cập trên nhiều thiết bị: Xem nội dung IPTV không giới hạn đối với các máy

thu hình. Người dùng thường sử dụng máy tính của họ và các thiết bị di động để

truy cập vào các dịch vụ IPTV.

lOMoARcPSD|10435767

4.1.2 Sự khác biệt giữa IPTV và Internet TV

Do đều được truyền tải trên mạng dựa trên giao thức IP nên đôi khi chúng ta hay hiểu nhầm

giữa IPTV và Internet TV. Thực tế hai loại hình này có nhiều điểm khác nhau.

 Hạ tầng mạng khác nhau: đúng như tên gọi, Internet TV dựa trên mạng Internet để

truyền tải nội dung video tới đối tượng sử dụng. Ngược lại, IPTV sử dụng các mạng

riêng bảo mật để truyền tải nội dung video tới đối tượng sử dụng.

 Giới hạn địa lý: đối tượng sử dụng Internet không truy cập được các mạng do các

nhà khai thác viễn thông sở hữu và vận hành và bản thân các mạng này được giới

hạn trong vùng địa lý xác định. Ngược lại, Internet không bị giới hạn về mặt địa lý,

qua mạng Internet, đối tượng sử dụng có thể truy cập tới dịch vụ Internet TV từ bất

cứ vị trí nào trên thế giới.

 Quyền sở hữu của hạ tầng mạng: khi nội dung video được truyền tải trên Inetrnet,

các gói giao thức IP mang nội dung video được truyền tải có thể bị mất hoặc trễ,

khi truyền qua các mạng khác nhau. Kết quả là, nhà cung cấp dịch vụ video trên

internet không thể đảm bảo mức độ hài lòng của khác hàng khi xem TV qua internet

so với TV truyền thóng, TV cáp hay TV qua vệ tinh. Trên thực tế, tín hiệu video

qua internet đôi khi bị giật trên màn hình và độ phân giải hình ảnh hoàn toàn thấp.

Nội dung TV cung cấp đến đối tượng sử dụng theo kiểu “best effort”. IPTV được

truyền tải trên hạ tầng mạng mà nhà cung cấp dịch vụ sở hữu. Việc sở hữu hạ tầng

mạng cho phép các nhà khai thác viễn thông thiết lập hệ thống của mình để hỗ trợ

quá trình truyền tải video chất lượng cao từ đầu cuối-tới-đầu cuối.

 Cơ cấu truy cập: thông thường set-top box được sử dụng để truy cập và giải mã nội

dung video qua hệ thống IPTV trong khi đó, truy cập tới dịch vụ internet TV hầu

hết đều sử dụng máy tính cá nhân. Loại phần mềm sử dụng trên PC phụ thuộc vào

nội dung internet TV. Ví dụ, đoạn file nội dung video được tải về từ internet TV có

khi yêu cầu phải cài đặt chương trình chạy file dành riêng để xem. Hệ thống quản

lý bản quyền (DRM) cũng yêu cầu hỗ trợ cơ cấu truy nhập này.

 Giá thành: một phần đáng kể nội dung video được truyền tải trên mạng internet là

miễn phí cho mọi người. Tuy nhiên, điều này sẽ thany đổi khi số lượng ngày càng

tăng các công ty truyền thông đa phương tiện bắt đầu đưa vào các dịch vụ miễn phí

dựa trên internet TV. Cấu trúc giá thành áp dụng cho IPTV tương tự như mô hình

thuê bao hàng tháng được chấp nhận bởi các nhà cung cấp dịch vụ TV trả tiền.

Nhiều chuyên gia phân tích cho rằng sự hội tụ của internet TV và IPTV sẽ thành

dịch vụ giải trí chủ yếu sau này.

 Các phương pháp tạo nội dung: các nhà cung cấp internet TV tạo ra phần nội dung

video có kích thước xác định và truyền vào các kênh, trong khi đó, các nhà cung

cấp dịch vụ IPTV truyền trên các kênh các phim và các chương trình truyền hình

thông thường do các hãng phim và hãng truyền hình lớn cung cấp.

lOMoARcPSD|10435767

Với dung lượng băng thông ngày càng cao và các kỹ thuật nén tiên tiến cùng với như

cầu của các nhà khai thác viễn thống muốn cung cấp các dịch vụ video tới người sử dụng

của mình là những yếu tố thúc đẩy thị trường IPTV toàn cầu ngày càng phát triển. Việt Nam

cũng là một trong những thị trường IPTV đầy tiềm năng và hứa hẹn mang lại nhiều lợi

nhuận trong những năm sắp tới.

4.2 Các dịch vụ cung cấp bởi IPTV

IPTV không chỉ đơn thuần là IP video. Trên thực tế, các nhà khai thác viễn thông đang tập

trung vào dịch vụ này để tạo ra sự khác biệt của dịch vụ họ cung cấp với các dịch vụ mà các

nhà khai thác mạng truyền hình cáp hay vệ tinh cung cấp. Tất cả các lựa chọn cấu trúc và công

nghệ cơ sở tập trung vào việc phân phối nhiều loại dịch vụ video theo yêu cầu và video quảng

bá, nhưng với kinh nghiệm về các dịch vụ thoại và truyền số liệu tốc độ cao cho phép các nhà

khai thác viễn thông cung cấp cho người sử dụng các dịch vụ tích hợp bổ sung là một phần

của gói dịch vụ IPTV lớn.

Các dịch vụ chính thường được triển khai trước là dịch vụ video theo yêu cầu và video quảng

bá, tuy nhiên các nhà khai thác viễn thông đều có kế hoạch bổ xung các dịch vụ này với các

dịch vụ trò chơi, quảng cáo, âm thanh, thông tin…Điều cần biết là định nghĩa và phạm vi của

các dịch vụ này sẽ liên tục được tiến triển theo thời gian.

Dịch vụ video IPTV

Các dịch vụ IPTV video có thể phân thành hai nhóm: phát quảng bá và phát theo yêu

cầu.

Dịch vụ video quảng bá

Về cơ bản, các dịch vụ video quảng bá không khác gì so với các dịch vụ video mà các nhà

khai thác truyền hình cáp, vệ tinh, mặt đất cung cấp ngày nay. Điều này góp phần tạo thành

tiêu chuẩn đối với dịch vụ TV, không kể đến các cơ chế truyền tải: lai cáp đồng/quang, DSL

hay FTTx…Các kênh video quảng bá bao gồm các kênh truyền hình quốc gia, địa phương và

các kênh trả tiền (như HBO).

Số các kênh quảng bá khu vực có thể thay đổi theo thị trường, các kênh này thường hỗ

trợ các phiên bản theo khu vực của các mạng gốc (ABC, CBS, NBC và Fox..). Một

số trong các kênh quảng bá có định dạng độ trung thực cao (HD), điều đó có nghĩa các

nhà khai thác viễn thông có thể cung cấp cho người sử dụng cả hai loại kênh quảng bá tiêu

chuẩn (SD) và độ trung thực cao (HD). Một phần nội dung quảng bá có thể được lưu lại

trong mạng và sử dụng sau đó.

Tính năng TVoD (TV on Demand) cho phép các chương trình LiveTV được lưu lại trên

server trong một khoảng thời gian nào đó. Người sử dụng sau đó có thể lựa chọn để xem lại

các chương trình mà mình bỏ lỡ.

lOMoARcPSD|10435767

Thời gian lưu trữ các chương trình có thể đặt thay đổi linh động theo nhu cầu thực tế. Hệ

thống sẽ hỗ trợ cả 2 cách thức là lưu trữ theo thời gian và lưu trữ theo chương trình được chọn

nào đó.

Thông tin về cước (nếu có) đối với dịch vụ được hiển thị đúng đắn để người sử dụng đưa ra

quyết định lựa chọn.

Hỗ trợ các tính năng cơ bản của thiết bị ghi hình VCR, đó là tạm dừng, chạy tiếp, chuyển

nhanh về phía trước, chuyển nhanh về phía sau. Tính năng chuyển nhanh về phía trước,

chuyển nhanh về phía sau cần đạt được tốc độ 2X, 4X, 8X, 16X, 32X và 64X.

Mobile TV là hướng phát triển tương lai đảm bảo cung cấp kênh truyền hình, VoD và các

dịch vụ của hệ thống IPTV đến các người sử dụng di động.

Giải pháp hoàn chỉnh hệ thống IPTV có thể kết nối, triển khai để cung cấp dịch vụ Mobile-

TV. Việc tính cước có thể tích hợp với hệ thống Billing độc lập để có các phương thức tính

cước linh động và hiệu quả.

Dịch vụ Video theo yêu cầu

Các dịch vụ video lưu trữ có nhiều dạng và là nền tảng để phân biệt với các nội dung video

khác được truyền tải qua các mạng IP. Nội dung video lưu trữ đáp ứng được nhiều các sở

thích khác nhau của người xem. Tùy theo vị trí lưu trữ, người sử dụng có thể tận dụng được

các ưu điểm của nội dung video lưu tại thiết bị người sử dụng hoặc mạng để điều khiển một

các linh hoạt khi sử dụng dịch vụ như: tua nhanh, tua ngược, tạm dừng.. như khi họ sử dụng

VCDs/DVDs. Nội dung video lưu trữ là động lực chính thúc đẩy sự phát triển phần mềm lớp

dịch vụ trong các mạng IPTV cũng như các tùy chọn của set-top box. Các tùy chọn nội dung

video lưu trữ bao gồm:

• VoD lưu trữ cục bộ: Nội dung được xem là phổ biến rộng rãi sẽ được phát quảng bá

tới CPE qua mạng IP và lưu cục bộ để người sử dụng có thể xem theo yêu cầu. Các

nội dung này thường gắn với quá trình xác thực quyền sử dụng khi xem đối với từng

thuê bao.

• VoD lưu trên mạng: VoD lưu trên mạng dành cho các nội dung được coi là không phổ

biến cho nhiều thuê bao tại cùng thời điểm. Người sử dụng có thể yêu cầu xem nội

dung ngay lập tức và/hoặc sau khi yêu cầu. Nội dung có thể xem ngay được truyền tải

dưới dạng unicast trên mạng IP, trong khi nội sung xem sau yêu cầu được tập hợp theo

nhóm các thuê bao và có thể truyền tải dạng broadcast hay narrowcast dựa trên thứ tự

tương đương đối với các thuê bao khác. Điều này sẽ cho phép nhà cung cấp dịch vụ

sử dụng tối ưu các tài nguyên mạng một cách linh hoạt.

• VoD thuê bao: VoD thuê bao là biến thể của hai dịch vụ trên, cho phép khác hàng

quyền xem một số nội dung được đã được cho phép trước đó trong một hoảng thời

gian xác định, tận dụng ưu điểm của cả hai nội dung vdeo lưu trên mạng và cục bộ.

lOMoARcPSD|10435767

• Ghi lại nội dung video theo yêu cầu cá nhân (PVR): cho phép người dùng quyền ghi

lại các chương trình quảng bá/theo yêu cầu để xem lại sau đó. Các quyền xem nội dung

thay đổi tùy theo việc sử dụng một lần, nhiều lần hay không giới hạn nội dung và phần

mềm quản lý bản quyền (DRM) là yếu tố quan trọng trong các trường hợp này để

kiểm soát quá trình chia sẻ nội dung giữa các thiết bị trong nhà thuê bao.

• Ghi lại nội dung video và lưu trên mạng (PVR): tương tự như dịch vụ PVR, sự khác

nhau chủ yếu là vị trí lưu nội dung, trong trường hợp này là trên mạng, thay vì sử dụng

thiết bị của người sử dụng. Dịch vụ này cho phép các thuê bao với set-top box đơn

giản tận dụng được các ưu điểm của các dịch vụ video lưu trữ và cho phép các nhà

cung cấp dịch vụ tập hợp các nội dung lưu trữ trong mạng một cách tối ưu nhờ đó

giảm chi phí so với việc thuê bao phải sử dụng set-top box phức tạp. Dịch vụ này cũng

cung cấp một cách tốt nhất cho thuê bao khả năng linh hoạt trong việc lựa chọn chương

trình vì mạng có khả năng lưu nhiều nội dung hơn soa với set-top box của người sử

dụng.

Dịch vụ âm thanh IPTV

Nếu chỉ có dịch vụ IPTV audio thì chắc chắn không đủ kích thích các thuê bao chuyển nhà

cung cấp dịch vụ và cũng không đủ để nhà cung cấp dịch vụ đầu tư một lượng lớn tiền vào hạ

tầng mạng để phân phối dịch vụ IPTV. Tuy nhiên, khi kết hợp với các tùy chọn khác nó sẽ

nâng cao tính hấp dẫn của gói dịch vụ tổng thể.

Dịch vụ phát thanh quảng bá

Dịch vụ này cho phép người sử dụng dò tìm bất kỳ đài phát nào trên thế giới và nghe

qua lối ra âm thanh của TV hay hệ thống loa kèm theo.

Dịch vụ âm nhạc quảng bá

Theo quan điểm dịch vụ âm thanh, dịch vụ này rất giống quảng bá video cơ bản, nghĩa

là người dùng có thể sử dụng nhiều kênh âm nhạc khác nhau. Dịch vụ này đã khá phổ biến

và được cung cấp bởi nhiều nhà cung cấp dịch vụ cáp/MSO. Dịch vụ âm nhạc này thường đi

kèm với thông tin đồ họa về nội dung nhạc hiển thị trên TV của người sử dụng. Hướng dẫn

chương trình chọn kênh cũng tương tự như đối với các kênh video.

Dịch vụ âm nhạc theo yêu cầu

Tương tự như VoD, quyền yêu cầu và nghe tương tự như đối với các dịch vụ VoD. Mối quan

hệ giữa các nhà cung cấp nội dung và phương tiện là yếu tố quan trọng như đối với dịch vụ

VoD để đảm bảo có được thư viện lớn các file nhạc.

Dịch vụ âm nhạc trả tiền

Cho phép thuê bao lưu trữ và sắp xếp theo sở thích của mình.

lOMoARcPSD|10435767

Dịch vụ âm nhạc theo yêu cầu sẽ được truyền tải qua mạng IP theo cách tương tự như các

dịch vụ VoD sử dụng các cơ cấu quảng bá hay đơn hướng, theo thời gian và mức độ tương

đương với các thuê bao khác.

Dịch vụ trò chơi

Chơi game (một người hay nhiều người cùng lúc) trên truyền hình là dịch vụ riêng biệt mà

các nhà khai thác viễn thông đang xúc tiến tích hợp vào các gói dịch vụ IPTV. Sẽ có nhiều

loại chò trơi cho nhiều loại đối tượng khác nhau cũng như cũng như các trò chơi cho 1 người

và nhiều người chơi cùng lúc. Người sử dụng có thể lựa chọn người chơi cùng cũng như lên

kế hoạch thời gian chơi với người khác.

Dịch vụ thông tin tích hợp

Dịch vụ thông tin IPTV tích hợp là lĩnh vực trong đó các nhà khai thác viễn thông có ưu thế

hơn so với các nhà cung cấp đa dịch vụ/truyền hình cáp. Các dịch vụ thông tin tích hợp sẽ tận

dụng các lợi thế về tài nguyên của các nhà nhà cung cấp dịch vụ viễn thông khi cung cấp các

dịch vụ thoại và truy cập Internet tốc độ cao. Các ví dụ về dịch vụ thoại và Internet tích hợp

được mô tả như sau:

Dịch vụ thoại tích hợp

Dịch vụ thoại tích hợp cho phép các thuê bao sử dụng TV của họ mở rộng các chức năng dịch

vụ thoại di động và cố định. Ví dụ:

• Dịch vụ thông báo cuộc gọi đến (Incoming Call Notification Service): Hiển thị biểu

tượng trên TV, thông báo cho thuê bao có cuộc gọi thọai/vdieo đến. Ngoài ra còn hỗ

trợ các chức năng hiển thị số thuê bao và ghi lại cuộc gọi.

• Dịch vụ thông báo bản tin (Message Notification Service): Hiển thị biểu tượng trên

TV, thông báo cho thuê bao có lời nhắn (voice mail) trong hộp thư kèm theo dịch vụ

thoại cố định và/hoặc di động.

• Dịch vụ thiết lập kết nối (Connection Establishment Service): cho phép thuê bao gọi

thoại/video từ TV của họ.

• Dịch vụ hội nghị thoại/video (Voice/Video Conferencing Service): cho phép thuê bao

tham gia và/hoặc khởi tạo hội nghị thoại/video.

• Dịch vụ danh bạ (Directory Service): Cung cấp cho thuê bao danh bạ điện thoại điện

tử có thể truy cập qua TV.

Dịch vụ Internet tích hợp

Các dịch vụ Internet tích hợp sẽ cho phép sử dụng TV để sử dụng các ứng dụng Internet trước

đây phải sử dụng bằng máy tính cá nhân. Các dịch vụ này không nhằm để thay thế các ứng

dụng Internet dựa trên PC mà chúng cung cấp các biện pháp thuận tiện hơn để truy cập thông

tin trong những khu vực khác nhau trong nhà thuê bao hay ở các thời điểm khác nhau.

lOMoARcPSD|10435767

• Duyệt web bằng TV (TV web browsing): cho phép thuê bao xem các trang web trên

TV của họ.

• Nhắn tin bằng TV (TV Instant Messaging): cho phép thuê bao thông tin qua IM trong

khi đồng thời sử dụng các dịch vụ video/audio hay gaming khác.

• TV Email: cho phép thuê bao sử dụng các ứng dụng người sử dụng trên TV để đọc,

gửi và nhận thư điện tử.

• Telecommerce Service: tương tự như các dịch vụ e-commerce, các dịch vụ này được

thiết kế để cho phép thuê bao sử dụng TV của mình để tìm kiếm và đặt mua hàng.

Dịch vụ quảng cáo

Hỗ trợ các quảng cáo quảng bá truyền thống và xen vào cùng với quảng bá cục bộ tại các

điểm khác nhau trong mạng IPTV. Khả năng tương quan giữa các set-top box và các mức ưu

tiên dịch vụ cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa ra các dịch vụ quảng cáo có hướng đối tượng.

Việc tích hợp các dịch vụ quảng cáo hướng vào đối tượng sử dụng với các dịch vụ mua bán

từ xa cho phép nhà cung cấp dịch vụ có thể giúp người sử dụng của mình thực hiện được

những thỏa thuận mua bán theo yêu cầu. Với bản chất hai chiều của mạng thông tin và các

dịch vụ kết hợp, các thuê bao có thể cung cấp ý kiến đánh giá của mình đối với quảng cáo trên

IPTV để làm cho dịch vụ quảng cáo này sát với đối tượng hơn, phù hợp hơn.

Dịch vụ tương tác

Ghi hình riêng tư (PVR)

Trong trường hợp này, thuê bao có thể thu lại các chương trình vào thư mục của mình,

các thuê bao sẽ trả tiền thông qua tài khoản. Đối với nội dung đã được mã hoá, khoá giải mã

sẽ được download từ trên hệ thống tại thời điểm xem nội dung. Chức năng này để thuê bao có

thể chia sẻ những hình ảnh của họ cho bạn bè và những người thân của họ. Ghi hình riêng tư

trên mạng (nPVR) nPVR là một thành phần mạng để ghi và phát lại nội dung của các kênh

truyền hình. Có thể không nhất thiết ghi lại tất cả các kênh truyền hình, nPVR sẽ giới hạn

trước chỉ những chương trình được chọn, những chương trình này có thể được ghi lại với mục

đích điều khiển lưu trữ dữ liệu.

EPG sẽ có nhiệm vụ xác định xem kênh nào mà nPVR có thể cung cấp. Dựa trên “list” này,

các thuê bao có thể lưu lại các chương trình mà họ chọn trong thư viện nPVR hoặc thông qua

EPG chẳng hạn như một biểu tượng hay một icon. Trong lúc xem những chương trình do

nPVR cung cấp, thuê bao có thể tuỳ thích sử dụng những các chức năng điều khiển như Play,

Pause, FF, RW. Nhà cung cấp dịch vụ sẽ thiết lập các quy tắc ghi cho mỗi kênh TV riêng,

chẳng hạn thời gian lưu trữ cho kênh được ghi.

Bình chọn và dự đoán

Cung cấp tính năng bình chọn trực tiếp và dịch vụ trò chơi dự đoán cho người xem qua TV.

Việc dự đoán, bình chọn được kết hợp thể hiện trực tiếp trên các chương trình truyền hình.

lOMoARcPSD|10435767

Cho phép tạo các kịch bản bình chọn hoặc dự đoán dễ dàng và linh động theo nhiều tiêu chí

khác nhau. Chức năng bình chọn có thể thực hiện đồng thời trong khi vẫn đang xem chương

trình TV.

Hỗ trợ âm thanh, hình ảnh minh họa cho các đề mục đưa ra. Thao tác bình chọn, dự đoán cần

được hỗ trợ thuận tiện thông qua Remote Control.

Giáo dục trên ti vi

Cung cấp tất cả các dịch vụ học tập, đào tạo theo các nội dung và theo từng lứa tuổi. Hệ thống

hỗ trợ khả năng quản lý nội dung các chương trình học tập, đào tạo. Giao diện hệ thống đảm

bảo thân thiện, EPG hiển thị dễ dàng thuận tiện cho người sử dụng.

Hệ thống cho phép phát triển, tích hợp thêm các dịch vụ learning mới vào hệ thống IPTV

hiện tại theo yêu cầu. Có giải pháp hoàn chỉnh cho các nhà cung cấp third-party tích hợp vào

hệ thống để cung cấp dịch vụ.

Thương mại trên ti vi

Thương mại qua TV là các dịch vụ tương tác cho phép người sử dụng trao đổi, mua bán và

đấu giá những sản phẩm được giới thiệu trên TV hoặc những chương trình quảng cáo. Để thuê

bao có thể đăng kí, thực hiện các dịch vụ này hệ thống cần hỗ trợ các phương thức đặt hàng,

thanh toán, giao hàng đến tận tay người dùng.

Hệ thống có sự đồng bộ, nhất quán từ server, middleware, EPG đến STB để cung cấp

dịch vụ đến người sử dụng. Hỗ trợ giới thiệu, quảng bá các thông tin sản phẩm trên các kênh

Live TV, VoD .. một cách linh động và hiệu quả. Có giải pháp tích hợp với hệ thống thanh

toán qua ngân hàng, giải pháp đảm bảo an toàn trả tiền trực tuyến.

Tương tác qua di động

Dịch vụ này cho phép thuê bao có thể xem và tương tác hình ảnh thông qua các thiết bị cầm

tay như trên màn hình TV. Ngoài ra còn có thể cho phép thuê bao từ thiết bị cầm tay của mình

điều khiển mọi quá trình tương tác của STB đối với hệ thống qua thiết bị cầm tay của mình.

Ví dụ, khi thuê bao đang bận đi công tác nhưng muốn thu một chương trình mà họ thích xem

tại một thời điểm nào đó vào bộ nhớ trên STB của mình tại nhà. Họ có thể điều khiển từ thiết

bị cầm tay của họ trên thiết bị cầm tay.

Tin nhắn trên ti vi

Chức năng này cho phép người xem TV có thể chat trực với nhau thông qua hệ thống IPTV.

Ngoài chat trực tiếp với nhau, người sử dụng có thể chat với các người dùng của hệ thống

khác như Yahoo, MSN, các tin nhắn SMS ..

Hệ thống có thể quản lý thông tin cá nhân của các thành viên (Profile). Quản lý danh sách

bạn bè như thêm, xóa, sửa thông tin, có chế độ thông báo tới người dùng khi có message mới

đến. Quản lý thông tin Offline Message.

lOMoARcPSD|10435767

Ngoài ra các tính năng khác sẽ phát triển như hỗ trợ voice chat và video (webcam), STB hỗ

trợ bàn phím không dây, font chữ Unicode và tích hợp bộ gõ tiếng Việt.

Dịch vụ truyền hình hội nghị

Hội thảo truyền hình cho phép nhiều thuê bao tham gia đối thoại trực tuyến thông qua truyền

hình. Giải pháp này cho phép tổ chức các cuộc họp, các buổi hội thảo, đào tạo trực tuyến từ

xa, người dùng có thể tham gia từ bất cứ vị trí địa lý nào miễn là có kết nối hệ thống IPTV.

Hệ thống hỗ trợ việc thay đổi các thông số về chất lượng hình ảnh, chuẩn nén, … cho phù

hợp với băng thông của mạng lưới.

Dịch vụ gia tăng khác Tin nhắn SMS/MMS

Chức năng này cho phép người dùng TV có thể gửi nhận tin nhắn SMS, MMS đến các

mạng di động. Cho phép gửi nhận tin nhắn trực tiếp giữa người sử dụng của hệ thống IPTV

và người sử dụng của mạng mobile.

Hệ thống có giao diện nhập tin nhắn dễ dàng, STB sẽ hỗ trợ bàn phím không dây trong

tương lai. Có chế độ cảnh báo người dùng khi có SMS mới đến.

Thư điện tử trên ti vi

Chức năng này giống như một trình email-client. Người dùng có thể gửi, nhận, đọc

trực tiếp email thông qua màn hình giao diện trên màn hình TV. Tuy nhiên hiện tại các STB

cấu hình thấp có hạn chế là không thể gửi được file đính kèm, cần phát triển khả năng tích

hợp thiết bị đầu vào (USB chẳng hạn..) để upload nội dung.

Chức năng này hỗ trợ đầy đủ chuẩn SMTP, POP3 thông dụng. Hỗ trợ các tính năng email-

client cơ bản như: CC, BCC, HTML mail, chèn chữ ký (signature), sắp xếp message theo các

tiêu chí khác nhau... Cho phép cấu hình, tạo nhiều tài khoản email kết nối gửi nhận email đến

các mail-server khác nhau. Quản lý thông tin Address Book.

Chia sẻ truyền thông (album ảnh)

Chức năng này cho phép người sử dụng thông qua hệ thống IPTV có thể tạo, lưu trữ và quản

lý các album ảnh của mình.

Hệ thống album cho phép quản lý theo các category khác nhau. Hỗ trợ giao diện thân thiện,

EPG hiển thị dễ dàng thuận tiện. Chức năng tìm kiếm thông tin ảnh, tạo các thư mục cá nhân

(Private).

Ghi nhật ký hình ảnh

Dịch vụ này cho phép người sử dụng IPTV có thể tạo riêng cho mình một blog có khả năng

lưu trữ các clip video. Người dùng có thể soạn thảo, thêm mới các đề mục, bài viết dễ dàng.

Hệ thống hỗ trợ quản lý thông tin cá nhân của các thành viên (Profile), cho phép phân quyền

các thành viên khác nhau. Người sử dụng có thể quản lý danh sách bạn bè như thêm, xóa, sửa

thông tin.

lOMoARcPSD|10435767

Quan sát toàn cầu

Dịch vụ này ứng dụng cho theo dõi giao thông, giám sát an ninh và giám sát hộ gia đình từ

xa. Với loại hình dịch vụ này, hệ thống IPTV có thể ứng dụng cho tập người sử dụng nhóm

lớn như các công ty, doanh nghiệp.

Hệ thống hỗ trợ giải pháp hoàn chỉnh cho phép tích hợp cung cấp dịch vụ trên hệ thống IPTV

đã triển khai. Cung cấp các thiết bị tích hợp đi kèm (camera, remote,..) phía người sử dụng hỗ

trợ cho việc monitoring.

4.3 Hệ thống IPTV

ITU-T mô tả mô hình chuẩn dịch vụ IPTV như trong Hình 4.1. Trong đó, vai trò của các

thành phần chính là:

• Nhà cung cấp nội dung: sở hữu hoặc được cấp phép để bán nội dung hay quyền sở hữu

nội dung

• Nhà cung cấp dịch vụ: cung cấp dịch vụ IPTV tới người sử dụng. Nhà cung cấp dịch

vụ dựa trên QoS trong các mạng của nhà cung cấp mạng để đảm bảo QoE các dịch vụ

IPTV.

• Nhà cung cấp mạng: cung cấp các dịch vụ mạng cho cả người sử dụng và nhà cung

cấp dịch vụ. Nhà cung cấp mạng cần cam kết không chỉ với nhà cung cấp dịch vụ còn

với cả người sử dụng về các tham số mạng.

• Người sử dụng: sử dụng và trả tiền cho các dịch vụ IPTV

* Ref: ITU TSB IPTV Consultation meeting (Doc. Iptv018e and 20e)

Hình 4.1: Mô hình chuẩn IPTV

Mô hình hoàn toàn đơn giản nhưng định nghĩa đơn giản này giúp chúng ta phân biệt hơn

nữa các dịch vụ IPTV khi xem xét từng vai trò.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 4.2: Mô hình IPTV thực tế

Trên thực tế, các mạng video IP là những hệ thống khá phức tạp được cấu thành từ rất

nhiều phần tử, đó là một trong những lý do mà chúng khó thiết kế và phát triển. Về bản chất

các mạng video IP của các nhà khai thác viễn thông là khá phân bố hơn so với các nhà cung

cấp mạng video cáp, thường tập trung nhiều chức năng tại trung tâm chính. Hình 4.2 minh

họa một cấu trúc mạng IPTV tiêu biểu trên thực tế. Có thể thấy, trên mạng mạng thực tế, để

truyền tải dịch vụ IPTV từ đầu cuối-tới-đầu cuối cần có sự tham gia của nhiều phần tử mạng

hàng loạt công nghệ. Trong các phần tiếp theo, chúng ta sẽ tập trung vào các công nghệ sử

dụng trong lớp hạ tầng dịch vụ IPTV, bao gồm các hệ thống nguồn video IP, các máy chủ

VoD, các phần mềm trung gian (middlleware), các set-top box và phần mềm bảo mật/quản lý

bản quyền là đặc trưng đối với dịch vụ IPTV và một số giao thức mạng liên quan đến quá

trình truyền tải nội dung IPTV.

4.4 Các giao thức báo hiệu và điều khiển trong IPTV

Dịch vụ IPTV bao gồm cả truyền hình trực tiếp (live TV) và truyền hình được lưu trữ sẵn.

Việc xem truyền hình qua IPTV cần một máy tính hoặc thiết bị “set-top-box” được kết nối tới

TV. Các nội dung truyền hình được nén sử dụng chuẩn MPEG-2 hoặc MPEG-4 và được gửi

đi dưới dạng luồng truyền tải MPEG qua IP Multicast trong trường hợp truyền hình trực tiếp

hoặc qua IP Unicast trong trường hợp truyền hình theo yêu cầu. IP Multicast là phương pháp

mà thông tin được truyền đến các máy tính trong cùng thời điểm.

Trong hệ thống IPTV tiêu chuẩn, ưu điểm đầu tiên giành cho: Truyền hình trực tiếp sử dụng

IGMP phiên bản 2 để kết nối dòng Multicast (Kênh TV) và để chuyển một dòng Multicast

này sang dòng Multicast khác (chuyển kênh) TV. Video theo yêu cầu (VOD) sử dụng giao

thức thời gian thực (Real Time Streaming Protocol – RTSP).

lOMoARcPSD|10435767

Hiện nay, IPTV chỉ được chọn thay thế cho các công nghệ phân phối tín hiệu truyền hình

truyền thống như mặt đất, vệ tinh và cáp. Tuy nhiên, cáp có thể được nâng cấp thành khả năng

thông tin hai chiều và do vậy có thể thực hiện truyền tải IPTV.

4.4.1 Giao thức truyền thông luồng

VOD sử dụng công nghệ truyền thông luồng tiên tiến để nhận diện thời gian chơi thực của

nội dung video. Với Internet, TCP là một giao thức truyền dẫn quan trọng. Khi bản tin TCP

của một độ dài biến đổi, để cải thiện hiệu quả truyền dẫn, phần mềm TCP thường gửi một

thông báo ngay sau khi nhận đủ dữ liệu. Vì vậy, TCP không có khả năng áp dụng trong các

trường hợp yêu cầu thời gian thực như dịch vụ video. Trong trường hợp này, các giao thức

điều khiển và truyền dẫn truyền thông luồng luồng thời gian thực được sử dụng dể cung cấp

dịch vụ truyền dữ liệu end-to-end thời gian thực.

Các giao thức này bao gồm: Giao thức luồng thời gian thực – RTSP; giao thức truyền tải thời

gian thực – RTP; giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực – RTCP.

a. Giao thức luồng thời gian thực RTSP ( Real - time Streaming Protocol)

RTSP cùng được đề xuất bởi Real Network và Netscape. Giao thức này xác định làm thế

nào để truyền tải có hiệu quả dữ liệu đa phương tiện tích hợp qua một mạng IP trong môi

trường truyền thông từ một điểm tới đa điểm. RTSP truyền nội dung dưới dạng unicast. Đây

là giao thức ở tầng ứng dụng, và nó được tạo ra dành cho điều khiển truyền tải dữ liệu thời

gian thực (như nội dung âm thanh và hình ảnh). Giao thức này được thực hiện dựa trên nền

tảng giao thức truyền dẫn được định hướng sửa lỗi, nó hỗ trợ các chức năng dừng, tạm dừng,

tua đi và tua lại.

b. Giao thức truyền tải thời gian thực RTP ( Real - time Transport Protocol)

RTP là giao thức truyền tải các luồng dữ liệu đa phương tiện qua Internet. Nó được IETF

đưa ra với tên RFC1889. RTP được sử dụng trong môi trường truyền dẫn điểm – điểm hoặc

điểm – đa điểm để cung cấp thông tin thời gian và thực hiện đồng bộ hóa luồng. Ứng dụng

tiêu biểu của RTP được thiết lập trên UDP. Tuy nhiên, nó cũng có thể làm việc trên các giao

thức khác như TCP hoặc ATM. RTP chỉ đảm bảo truyền dẫn thời gian thực. Nó không cung

cấp kỹ thuật truyền tải đáng tin cậy cho truyền dẫn tuần tự các gói hoặc cung cấp điều khiển

luồng hay điều khiển tắc nghẽn. Nó phụ thuộc vào RTCP để cung cấp các dịch vụ này. RTP

truyền dữ liệu thực trong khi RTCP được dùng để nhận thông tin phản hồi về chất lượng dịch

vụ.

C .Giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực RTCP ( Real-time Transport Control

Protocol )

RTCP đáng tin cậy trong việc quản lý chất lượng truyền dẫn và thay đổi thông tin điều khiển

giữa các tiến trình ứng dụng hiện thời. Trong suốt một phiên RTP, người tham gia có thể

truyền gói RTCP một cách định kỳ. Các gói này chưa thống kê số lượng gói gửi và gói mất

Vì vậy, máy chủ có thể sử dụng thông tin để thay đổi tốc độ truyền dẫn hay thậm chí thay đổi

loại tải hợp lệ. RTP có thể hợp tác cùng RTCP. Nó có thể tối ưu hóa hiệu quả truyền dẫn với

lOMoARcPSD|10435767

phản hồi và thông tin phụ. Do vậy, nó có khả năng ứng dụng trong truyền dẫn dữ liệu thời

gian thực qua mạng. RTCP có 4 chức năng chính:

- Máy khách phản hồi chất lượng truyền dẫn dữ liệu video thời gian thực; máy chủ quản

lý điều khiển luồng, quản lý mạng và chuẩn đoán lỗi dựa trên dữ liệu phản hồi.

- RTCP cung cấp nguồn RTP với một nhãn lớp truyền tải với tên cố định (CNAME),

khi đó trong trường hợp xung đột hoặc khởi động lại chương trình, bộ xác định nguồn

đồng bộ hóa (SSRC - Synchronization Source Identifier) sẽ thay đổi, nên một nhật ký

vận hành là cần thiết. Trong một nhóm các phiên liên quan, đầu nhận cũng cần

CNAME để thu được các luồng dữ liệu âm thanh-hình ảnh từ một người tham gia cố

định.

- Điều chỉnh tốc độ truyền dẫn của các gói RTCP theo số lượng người tham gia.

- Có chức năng lựa chọn: Thông tin điều khiển truyền tải. Ví dụ như chức năng nhận

diện người tham gia có thể được hiển thị trên giao diện người sử dụng.

- Trong suốt quá trình vận hành, RTP nhận được các luồng video thông tin truyền thông

luồng (như H.263) từ các lớp cao hơn, tập hợp chúng lại và trong gói RTP và gửi

chúng tới các lớp thấp hơn. Giao thức ở các lớp thấp hơn cung cấp sự phân phối RTP

và RTCP. Chẳng hạn như trong UDP, nếu RTP sử dụng một cổng với một số chẵn thì

RTCP tương ứng ở cổng kế tiếp sẽ sử dụng một cổng với một số lẻ. Độ dài gói RTP

chỉ bị hạn chế bởi các giao thức lớp thấp hơn.

4.4.2 Giao thức đa hướng nhóm Internet IGMP (Internet Group Multicast Protocol)

IGMP (Internet Group Management Protocol) là giao thức truyền thông để thông báo cho

các bộ định tuyến hướng lên rằng một host muốn nhận một luồng multicast. Một host trở

thành một thành viên của một nhóm multicast (được định nghĩa bởi một địa chỉ IP Class D

224.0.0.0 đến 239.255.255.255) cùng với các thiết bị thu khác. Đây là một cơ chế khác của

các cơ chế MPR (Multicast Routing Protocol) chỉ chạy trên các thiết bị định tuyến. Nói cách

khác khi một host chỉ ra rằng nó muốn nhận một luồng multicast, tùy vào mạng các thiết bị

định tuyến để quyết dịnh xử lý như thế nào và kết quả luôn là host sẽ nhận được một luồng.

IGMP sử dụng hai bản tin cơ sở cho các hoạt động tiêu chuẩn: Các Report và Query, các

host gửi các Report để gia nhập hoặc rời khỏi một nhóm. Một host nhận Query từ một thiết bị

định tuyến nếu thiết bị đó muốn, cho dù host có muốn là thành viên của một nhóm multicast

hay không.

Ba loại định tuyến cho truyền dẫn gói IP là : Unicast, Multicast và Broadcast. a.Unicast:

lOMoARcPSD|10435767

Hình 4.3: Kết nối Unicast IP cho IPTV đơn điểm

Là việc gửi gói thông tin tới địa chỉ đơn. Một địa chỉ unicast cho phép gửi gói dữ liệu đến

một nơi duy nhất, sẽ giúp tăng chất lượng dịch vụ. Ví dụ như việc cung cấp dịch vụ xem video

trực tuyến, nếu sử dụng unicast server, chất lượng dịch vụ đạt hiệu qủa nhưng tại một thời

điểm, sẽ chỉ có một client được truy cập tới dịch vụ đó, điều này gây ảnh hưởng tới việc quảng

bá phát triển dịch vụ.

b. Broadcast

Là việc gửi gói thông tin tới toàn bộ địa chỉ trong mạng. Một địa chỉ broadcast cho phép

thiết bị gửi dữ liệu đến tất cả các host trong một mạng con.

Hình 4.4: Các phương thức truyền IPTV

c. Multicast:

lOMoARcPSD|10435767

Là cách truyền thông tin tới một nhóm các đích đến một cách đồng thời sử dụng một phương

pháp hiệu quả để truyền các bản tin trên mỗi kết nối của mạng chỉ một lần và chỉ tạo ra các

bản sao khi các kết nối đến các đích đến rẽ nhánh.

Thuật ngữ Multicast thường được sử dụng để ám chỉ đến IP Multicast, vốn là một giao thức

được sử dụng để truyền một cách hiệu quả số liệu đến nhiều người nhận cùng một lúc trên

các mạng sử dụng giao thức TCP/IP bằng cách sử dụng một địa chỉ multicast. IP Multicast

thường có liên quan đến các giao thức audio/video như RTP.

Có nhiều kỹ thuật Multicast được sử dụng trên Internet. Trong khi IP Multicast sử dụng lớp

địa chỉ multicast (Class D) thì Explicit multicast (còn gọi là Xcast) lại sử dụng các địa chỉ

unicast của tất cả các đích đến thay vì các địa chỉ multicast được ấn định. Do kích thước gói

IP nhìn chung bị giới hạn, Explicit multicast không thể được sử dụng cho các nhóm với số

lượng lớn các địa chỉ multicast.

Mô hình IP Multicast đòi hỏi phải giải quyết nhiều trạng thái bên trong mạng hơn so với

mô hình IP unicast. Và cũng chưa có một cơ chế nào chứng tỏ được sẽ cho phép mô hình IP

multicast có thể mở rộng với hàng triệu người gửi và hàng triệu nhóm multicast, do đó không

thể tạo ra các ứng dụng multicast trong lĩnh vực thương mại trên Internet. Kể từ 2003, những

nỗ lực mở rộng multicast đến các mạng lớn đã tập trung vào một trường hợp multicast một

nguồn đơn giản hơn và dễ kiểm soát hơn.

Ưu điểm của Multicast:

• Sử dụng băng thông của mạng hiệu quả so với unicast - với unicast, tổng dung lượng

băng thông tăng tuyến tính với số thuê bao.

• Yêu cầu sử dụng máy chủ là tối thiểu so với unicast - với unicast, kết nối của mỗi

khách hàng yêu cầu một luồng riêng; với IP Multicast, chỉ có một luồng được gửi ra

từ máy chủ.

• Yêu cầu sử dụng mạng là tối thiểu - đây là hiệu quả của việc sử dụng IP Multicast.

lOMoARcPSD|10435767

Hình 4.5: Kết nối IP được sử dụng bởi kỹ thuật truyền thông đa hướng

Nhược điểm của Multicast:

• Phân phát gói thiếu độ tin cậy - do IP Multicast sử dụng UDP làm giao thức truyền tải

nên nó kế thừa sự thiếu tin cậy của UDP.

• Khả năng lặp gói trên mạng - trong khi một giao thức định tuyến IP Multicast hội tụ,

có khả năng nhiều bản sao của một gói multicast sẽ đến khách hàng.

• Không có khả năng tránh tắc nghẽn - do IP Multicast sử dụng UDP làm giao thức

truyền tải nên nó không có các cơ chế quay lui (backoff) và cửa sổ (window) của TCP.

So với unicast, multicast là phương thức truyền sử dụng ít băng thông của mạng hơn. Một

ứng dụng unicast sẽ gửi một bản copy của mọi gói dữ liệu đến mọi người nhận. Ngược lại,

multicast chỉ gửi một bản copy tới những người dùng muốn nhận. Đây là phương thức thường

được sử dụng nhất cho hội nghị video và Video-on-Demand hiện nay.

Một số cộng đồng trong mạng Internet công cộng vẫn thường sử dụng IP Multicast và IP

Multicast được sử dụng cho nhiều ứng dụng đặc biệt bên trong mạng IP dùng riêng (private

IP network). Các giao thức IP Multicast:

• Giao thức quản lý nhóm Internet (IGMP).

• Multicast độc lập giao thức (PIM).

• Giao thức định tuyến multicast theo vector khoảng cách (DVMRP).

• Multicast OSPF (MOSPF).

lOMoARcPSD|10435767

• Multicast BGP (MBGP).

• Giao thức phát hiện tài nguyên multicast (MSDP).

• Phát hiện người nghe (listener) multicast (MLD).

• Giao thức đăng ký Multicast GARP (GMRP).

4.5 Triển khai IPTV trên các hạ tầng mạng khác nhau

Hiện nay IPTV được nhìn nhận như là con đường tốt nhất để phân phối các dịch vụ truyền

hình kỹ thuật số cho khách hàng. Bản chất của IPTV là một mạng phân phối tốc độ cao được

làm nền móng để phân phối nội dung. Mục đích của mạng này là truyền tải dữ liệu giữa thiết

bị khách hàng IPTVCD và trung tâm dữ liệu của các nhà cung cấp dịch vụ. Nó cần làm việc

này mà không ảnh hưởng tới chất lượng của luồng video được phân phối tới thuê bao IPTV,

nó cũng quyết định cấu trúc mạng và độ phức tạp được yêu cầu để hỗ trợ các dịch vụ IPTV.

Cấu trúc một mạng IPTV gồm có ik hai phần là mạng truy cập băng rộng và mạng tập trung

hay backbone. Các loại mạng mở rộng khác bao gồm các hệ thống cáp, điện thoại cáp đồng,

mạng không dây và vệ tinh có thể được sử dụng để phân phối các dịch vụ mạng IPTV tiên

tiến. Phần chính của chương này là tập trung diễn giải các công nghệ mạng phân phối IPTV.

Ngoài ra chương này cũng phân tích các công nghệ mạng lõi cơ bản triển khai các dịch vụ

IPTV.

Một thách thức cơ bản đặt ra đối với các nhà cung cấp dịch vụ là việc cung cấp đủ dung

lượng băng thông trong mạng “sống” giữa mạng lõi backbone và thiết bị đầu cuối tại nhà thuê

bao. Có một số định nghĩa được sử dụng để diễn giải về loại mạng này như mạng mạch vòng

(local loop), mạng “last mile”, mạng biên (edge). Nhưng trong tài liệu này xin sử dụng định

nghĩa là mạng truy cập băng rộng. Có bốn loại mạng truy cập (có dây dẫn) băng rộng khác

nhau có khả năng cung cấp đủ các yêu cầu về băng thông của dịch vụ IPTV là:

• Mạng truy cập cáp quang

• Mạng DSL

• Mạng cáp truyền hình

• Mạng Internet

Các nhà cung cấp khác nhau lựa chọn các hệ thống phân phối tùy thuộc vào điều kiện tài

nguyên mạng và nhu cầu thực tế. Các phần sau đưa ra một cách tổng quát các loại mạng truy

cập băng rộng được sử dụng trong hạ tầng mạng IPTV end-to-end.

4.5.1 IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang

Đối với IPTV thì yêu cầu về băng thông lớn nhưng chi phí hoạt động phải thấp và tránh

được các can nhiễu. Do đó, người ta quan tâm tới việc sử dụng mạng cáp quang đang có sẵn

để triển khai các dịch vụ IPTV. Các liên kết cáp quang cung cấp cho khách hàng đầu cuối một

kết nối chuyên dụng tốt nhất để thuận tiện cho việc tiếp nhận nội dung IPTV. Các công nghệ

lOMoARcPSD|10435767

về sản xuất sợi quang gần đây cho khả năng băng thông lớn hơn, từ đó có thể thực thi một

trong các cấu trúc mạng sau:

 Cáp quang tới khu vực văn phòng (FTTRO – Fiber to the regional office): Sợi

quang từ trung tâm dữ liệu IPTV tới khu vực văn phòng một cách gần nhất được lắp

đặt bởi các công ty viễn thông hoặc công ty cáp. Sau đó sợi cáp đồng sẽ được sử dụng

để truyền tín hiệu tới người dùng đầu cuối IPTV trong khu vực văn phòng đó.

 Cáp quang tới vùng lân cận (FTTN – Fiber to the neighborhood): như ta đã biết sợi

quang được tập trung tại các node, FTTN đòi hỏi thiết lập sợi quang từ trung tâm dữ

liệu IPTV tới bộ chia “vùng lân cận”. Đây là vị trí node có khoảng cách nhỏ hơn 1,5

Km tính từ nhà thuê bao. Việc triển khai FTTN cho phép người dùng nhận một gói

các dịch vụ trả tiền bao gồm truyền hình IPTV, truyền hình chất lượng cao và video

theo yêu cầu.

 Cáp quang tới lề đường (FTTC – Fiber to the curd ): sợi quang được lắp đặt từ trung

tâm dữ liệu IPTV tới các tủ cáp được đặt tại lề đường. Từ đó một sợi dây cáp đồng

hoặc cáp đồng trục được sử dụng để nối từ đầu cuối cáp quang trong tủ cáp tới vị trí

thiết bị IPTV của nhà thuê bao.

 Cáp quang tới nhà khách hàng (FTTH – Fiber to the home): với sợi quang tới nhà

khách hàng, toàn bộ các định tuyến từ trung tâm dữ liệu IPTV tới nhà khách hàng đều

được kết nối bởi sợi quang này. FTTH dựa trên mạng quang có khả năng phân phối

dung lượng dữ liệu cao tới người sử dụng trong hệ thống. FTTH là hệ thống thông tin

song kênh và hỗ trợ tính năng tương tác của các dịch vụ IPTV.

Việc phân phối những cấu trúc mạng này thường được triển khai bằng hai loại mạng khác

nhau một chút đó là mạng quang thụ động và mạng quang tích cực.

4.5.1.1 Mạng quang thụ động

Mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network) là công nghệ mạng kết nối điểm –

đa điểm. Mạng sử dụng các bước sóng khác nhau để truyền dữ liệu từ trung tâm dữ liệu IPTV

tới các điểm đích mà không có các thành phần điện. Mạng quang thụ động được xây dựng

dựa trên các mạng FTTx theo các tiêu chuẩn quốc tế. Tiêu chuẩn G.983 của ITU là tiêu chuẩn

đang được sử dụng hiện nay.

Mạng PON theo tiêu chuẩn G.983 bao gồm một kết cuối đường quang OLT (Optical Line

Termination) được đặt tại trung tâm dữ liệu IPTV và một số các kết cuối mạng quang ONT

(Optical Network Termination) được lắp đặt tại thiết bị đầu cuối người dùng. Trong

trường hợp này, các kỹ thuật truyền tải dữ liệu tốc độ cao trên cáp đồng được sử dụng (ví dụ

như DSL) để truyền các tín hiệu IPTV vào thiết bị đầu cuối của mỗi hộ gia đình.

Kết cuối đường quang OLT bao gồm cáp quang và các bộ chia quang để định tuyến lưu

lượng mạng tới các kết cuối mạng quang ONT.

lOMoARcPSD|10435767

 Cáp quang: kết cuối OLT và các ONT khác nhau được kết nối với nhau bằng cáp

quang. Với truyền dẫn bằng cáp quang thì can nhiễu thấp và băng thông cao. Theo tiêu

chuẩn G.983 cho phép mạng PON truyền các tín hiệu ánh sáng được số hóa với khoảng

cách tối đa là 20 Km mà không sử dụng bộ khuếch đại.

 Bộ chia quang: Bộ chia quang được sử dụng để chia tín hiệu tới thành những tín hiệu

đơn lẻ mà không thay đổi trạng thái của tín hiệu, không biến đổi quang - điện hoặc

điện – quang. Bộ chia quang cũng được sử dụng để kết hợp nhiều tín hiệu quang thành

một tín hiệu quang đơn. Bộ chia quang cho phép 32 hộ gia đình chia sẻ băng thông

của mạng FFTx.

Cáp quang và bộ chia quang là các thiết bị thụ động, việc sử dụng các thiết bị thụ động để

truyền dẫn các bước sóng qua mạng mà không cần cung cấp nguồn từ xa để giảm chi phí vận

hành và bảo dưỡng.

Mục đích chính của ONT là cung cấp cho các thuê bao IPTV một giao diện với mạng PON.

Nó nhận luồng tín hiệu dạng ánh sáng, giám sát địa chỉ được gán trong các gói tin và chuyển

đổi thành tín các tín hiệu điện. Kết cuối ONT có thế định vị ở bên trong hoặc bên ngoài nhà

thuê bao, được cung cấp nguồn từ trong nhà và bao gồm các mạch vòng (bypass) cho phép

điện thoại vẫn hoạt động bình thường khi nguồn bị hỏng. Phần lớn các kết cuối ONT gồm có

một giao diện Ethernet cho đường dữ liệu, một cổng RJ-11 cho kết nối vào hệ thống điện thoại

gia đình và một giao diện cáp đồng trục để cung cấp các kết nối tới Tivi. Kết cuối ONT cũng

làm nhiệm vụ chuyển đổi dữ liệu thành tín hiệu quang để truyền trên mạng PON.

Hình 4.6: Mạng IPTV FTTH sử dụng công nghệ PON

Hình 4.6 miêu tả cấu trúc mạng PON cơ bản được xây dựng để hỗ trợ phân phối các dịch

vụ IPTV và Internet tốc độ cao cho sáu hộ gia đình khác nhau. Như trên Hình 4.6, một sợi

quang đơn được kéo từ trung tâm dữ liệu IPTV tới một bộ chia quang, vị trí của bộ chia quang

được đặt rất gần nhà thuê bao. Băng thông trên sợi quang được chia sẻ và có khả năng hỗ trợ

dung lượng cao từ 622 Mbps tới vài Gbps.

lOMoARcPSD|10435767

Mạng PON trên hình 4.6 cũng mô tả 3 loại bước sóng truyền dẫn khác nhau. Bước sóng

đầu tiên được sử dụng để mang lưu lượng Internet tốc độ cao. Bước sóng thứ hai được chỉ

định mang các dịch vụ IPTV và bước sóng thứ ba có thể được sử dụng để mang lưu lượng

tương tác từ nhà thuê bao trở lại nhà cung cấp dịch vụ. Trên hình 4.6 cũng mô tả thiết bị ghép

kênh theo bước sóng WDM, WDM được lắp đặt tại trung tâm dữ liệu IPTV và bên trong kết

cuối OLT cho phép mạng PON hỗ trợ truyền dẫn nhiều kênh song song hoặc nhiều bước sóng

trên một sợi quang. Như vậy, sẽ tạo một số kênh quang ảo trên một sợi quang đơn. Trong

WDM, dung lượng của mạng được tăng lên bằng việc gán bước sóng bắt đầu từ nguồn quang

đến các bước sóng riêng biệt trên phổ tần truyền dẫn quang. Có 3 công nghệ mạng PON là

BPON, EPON và GPON hỗ trợ cả truyền hình vô tuyến truyền thống và IPTV. Chi tiết cụ thể

của mỗi công nghệ được tìm hiểu trong các phần sau. a. BPON

Mạng quang thụ động băng rộng PON dựa trên tiêu chuẩn G.983 của ITU-T. Đây là

topology mạng FTTx hỗ trợ các tốc độ dữ liệu lên đến 622 Mbps cho hướng xuống và 155

Mbps cho hướng lên. Như vậy, đây là phương thức truyền bất đối xứng, do luồng dữ liệu

xuống trong truyền dẫn point-to-point là giữa OLT và ONT, ngược lại đường lên là từ ONT

được sinh ra tại các khe thời gian để truyền dẫn dữ liệu.Việc gán các khe thời gian làm giảm

bớt sự xung đột lưu lượng giữu các ONT trên mạng; tuy nhiên nó làm giảm toàn bộ tốc độ dữ

liệu của kênh thông tin hướng lên. Lưu ý rằng BPON cũng có thể được cấu hình để hỗ trợ lưu

lượng dữ liệu đối xứng.

BPON sử dụng chuyển mạch ATM như là giao thức vận chuyển. Các mạng dựa trên nền

ATM hầu hết đề u phân phối các ứng dụng dữ liệu, thoại và video ở tốc độ cao. Chuyển mạch

ATM chia tất cả thông tin truyền đi thành các block nhỏ gọi là các cell, vì thế nó là công nghệ

có tốc độ rất cao. Các cell được cố dịnh kích thước, mỗi cell có 5 byte header và trường thông

tin chứa 48 byte dữ liệu. Trường thông tin của cell ATM mang nội dung IPTV, ngược lại

header chứa thông tin thích hợp để thực hiện chức năng là giao thức ATM.

ATM đã được phân loại như là giao thức định hướng kết nối, các kết nối giữa đầu thu

và đầu phát đã được thiết lập trước để truyền dữ liệu video IP trên mạng. Khả năng giữ trước

băng thông để cho các ứng dụng nhạy với độ trễ là một đặc tính khác của mạng ATM. Đây

là đặc tính thường được sử dụng để phân phối các dịch vụ IPTV.

Việc phân phối các kênh riêng biệt cho các dịch vụ khác nhau giúp loại bỏ được can

nhiễu.

b. EPON

Mạng quang thụ động EPON là mạng truy cập được phát triển bởi một nhóm gọi là EFM

(Ethernet in the First Mile) của IEEE và được chấp nhận như là một chuẩn vào năm 2004.

Như tên của nó, EPON là mạng PON sử dụng Ethernet làm cơ chế truyền dẫn. Các tốc độ hỗ

trợ phụ thuộc vào khoảng cách giữa OLT và ONT. Lưu ý rằng các mạng EPON chỉ hỗ trợ lưu

lượng mạng Ethernet.

lOMoARcPSD|10435767

C. GPON

Mạng quang thụ động GPON là hệ thống truy cập dựa trên tiêu chuẩn G.984 của ITUT.

GPON về cơ bản là nâng cấp cho BPON, GPON hỗ trợ cho các tốc độ truyền dẫn hướng

xuống cao hơn, cụ thể là 2,5 Gbits hướng xuống và 1,5 Gbits hướng lên, đây là các tốc độ đạt

được cho khoảng cách lên tới 20 km. Ngoài ra GPON còn hỗ trợ các giao thức như Ethernet,

ATM và SONET, và các đặc tính bảo an được cải tiến.

Bảng 4.1 So sánh các công nghệ mạng PON: BPON, EPON và GPON

Tiêu chuẩn

ITU-T

Tốc độ dữ liệu

Giao thức truyền dẫn

BPON

G.983

Up : 155 Mbps

Chủ yếu ATM và IP trên

Ethernet cũng đuợc sử dụng

Down : 622 Mbps

GPON

G.984

Up : 1,5Gbps

Ethernet và SONET

Down: 2.5 Gbps

EPON

P802.3ah

Up : 1.25 Gbps

Gigabit Ethernet

Down : 1.25 Gbps

GPON cung cấp các hỗ trợ đa giao thức cho phép các nhà khai thác mạng tiếp tục cung cấp

cho khách hàng các dịch vụ viễn thông truyền thống, trong khi cũng dễ dàng giới thiệu các

dịch vụ mới như IPTV vào hạ tầng mạng của họ. Bảng 2.1 tóm tắt đặc tính của các công nghệ

mạng PON được sử dụng để truyền tải tín hiệu IPTV.

Với sự quan tâm phát triển công nghệ mạng PON trong tương lai thành mạng truy cập dịch

vụ đầy đủ, IEEE tiếp tục phát triển mạng PON thế hệ tiếp theo. Tại thời điểm này, đã bắt đầu

có hai công nghệ mạng PON mới đó là WDM-PON và 10G-PON.

4.5.1.2 Mạng quang tích cực

Mạng quang tích cực AON (Active optical network) sử dụng các thành phần điện giữa trung

tâm dữ liệu IPTV và đầu cuối người dùng. Trong thực tế, cấu trúc mạng AON sử dụng các

chuyển mạch Ethernet đặt tại vị trí giữa trung tâm dữ liệu IPTV và điểm kết cuối của mạng

cáp quang.

lOMoARcPSD|10435767

4.5.2 IPTV phân phối trên mạng ADSL

Trong một vài năm gần đây có một số lớn các công ty điện thoại trên khắp thế giới tuyên

bố tham gia vào thị trường IPTV. Sự tham gia của các công ty viễn thông vào thị trường đầy

tiềm năng này, dẫn đến kết quả là các nhà cung cấp truyền hình cáp và mạng băng rộng không

dây đưa ra các dịch vụ thoại và truy cập Internet để cạnh tranh. Đáp lại, các công ty viễn thông

đang nắm giữ thuận lợi là hạ tầng mạng DSL bắt đầu đưa ra các dịch vụ truyền hình thế hệ

tiếp theo cho thuê bao của họ.

Chú ý rằng DSL là công nghệ cho phép các nhà cung cấp viễn thông phân phối các dịch vụ

băng thông lớn trên sợi dây cáp đồng đang dùng chỉ để truyền thoại. Nó làm biến đổi hạ tầng

mạng cáp điện thoại đang tồn tại giữa tổng đài nội hạt và điện thoại nhà khách hàng thành

đường dây số tốc độ cao. Đây là khả năng cho phép các công ty điện thoại sử dụng mạng đang

có của họ để cung cấp các dịch vụ dữ liệu Internet tốc độ cao cho thuê bao.

Băng thông là một vấn đề quan trọng trong việc phân phối các dịch vụ IPTV thế hệ mới.

Một số mạng băng rộng dựa trên DSL hiện có được kế thừa từ các chuẩn DSL, nó không chỉ

đơn giản là có khả năng hỗ trợ các dịch vụ video tốc độ cao. Hầu hết các mạng đó bị hạn chế

trong việc phân phối luồng dữ liệu IP tới mỗi hộ gia đình. Trong một số trường hợp nó không

thể gửi tín hiểu truyền hình chất lượng chuẩn trên mạng truy cập DSL.

Việc tăng quá trình thực thi được yêu cầu cho IPTV có thể đạt được bằng cách triển khai

các công nghệ DSL như ADSL, ADSL2+ và VDSL. Tổng quan về các công nghệ và cách

thức hoạt động được tìm hiểu trong các phần sau.

4.5.2.1 ADSL

Đường dây thuê bao kỹ thuật số bất đối xứng ADSL là kỹ thuật trong họ xDSL được sử

dụng rộng rãi nhất hiện nay trên các mạng viễn thông thế giới. ADSL là công nghệ kết nối

điểm – điểm, nó cho phép các nhà cung cấp viễn thông phân phối các dịch vụ băng thông rộng

trên đường dây cáp đồng điện thoại đang tồn tại. Nó được gọi là “bất đối xứng” vì thông tin

được truyền từ trung tâm dữ liệu tới thiết bị IPTVCD nhanh hơn thông tin được truyền từ

IPTVCD tới trung tâm dữ liệu. Cũng vì thế đặc tính kết nối điểm – điểm của ADSL loại trừ

được các biến đổi về băng thông của môi trường mạng chia sẻ.

Bằng việc sử dụng các kỹ thuật đặc trưng, ADSL cho phép tốc độ downstream là 8 Mbps

và tốc độ upstream là 1,5 Mbps. Bởi vậy, một kết nối ADSL chỉ đủ cho đồng thời hai kênh

truyền hình quảng bá theo chuẩn MPEG-2 và một kết nối Internet tốc độ cao. Điểm trở ngại

chính của ADSL là phụ thuộc vào khoảng cách tính từ trung tâm dữ liệu của nhà cung cấp tới

nhà khách hàng. Nếu nhà khách hàng ở gần trung tâm dữ liệu thì chất lượng dịch vụ tốt hơn

những nhà ở xa. Dịch vụ ADSL giới hạn khoảng cách trên là 18.000 ft hay 5,5 Km.

Các thiết bị ADSL cung cấp một kết nối kỹ thuật số trên mạng PSTN, tuy nhiên tín hiệu

truyền là tín hiệu tương tự. Các mạch ADSL phải sử dụng tín hiệu tương tự vì mạng mạch

vòng nội hạt (local loop) không có khả năng truyền các tín hiệu mã hóa dạng số. Vì thế, một

modem tại trung tâm dữ liệu IPTV chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu số thành các tín hiệu

lOMoARcPSD|10435767

tương tự để có thể truyền được. Tương tự, tại nhà khách hàng cũng có một modem chịu trách

nhiệm chuyển đổi các tín hiệu tương tự thành tín hiệu số ban đầu trước khi đi vào thiết bị

IPTVCD.

Hình 4.7: IPTV trên cấu trúc mạng ADSL

Các thiết bị được sử dụng để triển khai dịch vụ IPTV trên mạng ADSL như trên hình 4.7

bao gồm:

 Modem ADSL: tại nhà thuê bao có một bộ thu phát ADSL hoặc modem. Modem

thường kết nối bằng cổng USB hoặc giao tiếp Ethernet từ mạng gia đình hoặc PC tới

đường line DSL. Đa số modem hiện này đều được tích hợp chức năng định tuyến để

hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu và truy cập Internet tốc độ cao.

 Bộ lọc POTS: người dùng được kết nối với Internet bằng kết nối băng thông rộng

ADSL sẽ sử dụng một thiết bị gọi là bộ lọc POTS để lọc tín hiệu dữ liệu từ các tín hiệu

thoại. Bộ lọc sẽ lọc tín hiệu tới thành tín hiệu tần số thấp đưa tới điện thoại và tần số

cao đưa tới mạng gia đình.

 DSLAM – Digital Subscriber Line Access Multiplexer: bộ gép kênh truy cập đường

dây thuê bao số. Tại mỗi tổng đài khu vực (Regional Office) của nhà cung cấp dịch vụ

IPTV, DSLAM nhận các kết nối của thuê bao trên đường dây cáp đồng, tập hợp chúng

lại và kết nối trở lại trung tâm dữ liệu IPTV bằng cáp quang tốc độ cao dựa trên mạng

đường trục. Để triển khai IPTV, DSLAM thường hỗ trợ truyền dẫn đa điểm (multicast)

vì thế không cần phải tái tạo lại các kênh cho từng yêu cầu từ một người xem IPTV.

DSLAM chịu trách nhiệm trong việc phân phối nội dung IPTV từ tổng đài khu vực tới

các thuê bao IPTV. DSLAM có hai loại là DSLAM lớp 2 và DSLAM nhận biết IP.

 DSLAM lớp 2: hoạt động tại lớp 2 trong mô hình OSI và thực hiện các chức năng như

chuyển mạch lưu lượng giữa Ethernet và ATM, chuyển tiếp các lưu lượng mạng ngược

dòng (up-stream) và ngăn ngừa can nhiễu giữa các thêu bao IPTV. Việc chuyển mạch

giữa các mạch ảo ATM và các gói Ethernet ngược dòng được dễ dàng bằng cách sử

dụng cơ chế bắc cầu.

lOMoARcPSD|10435767

 DSLAM nhận biết IP: hỗ trợ các giao thức IP hoạt động tại lớp 3 trong mô hình OSI.

Các chức năng tiên tiến được tích hợp trong các DSLAM nhận biết IP là tái tạo các

kênh truyền hình quảng bá và kênh thực hiện theo lệnh. Công nghệ ADSL là một ý

tưởng cho các dịch vụ tương tác khác nhau, tuy nhiên, đó không phải là giải pháp tốt

nhất để phân phối nội dung IPTV do các nguyên nhân sau:

• Tốc độ dữ liệu: tốc độ tối đa của ADSL là 8 Mbps chỉ hỗ trợ sử dụng tốt cho hai kênh

truyền hình chất lượng cao và một số lưu lượng Internet, tuy nhiên, nó sẽ không thể

đáp ứng được cho các nhà cung cấp IPTV khi phân phối các chương trình lớn tới thuê

bao của họ.

• Tính tương tác: vì công nghệ ADSL tốc độ download thấp hơn tốc độ upload, do vậy

nó sẽ hạn chế trong việc cung cấp các dịch vụ ngang hàng (peer-to-peer) yêu cầu băng

thông download và upload bằng nhau.

Cũng vì thế, các nhà cung cấp dịch vụ mạng đã bắt đầu triển khai các công nghệ ADSL

tiên tiến để khắc phục các hạn chế, và ADSL2 là một trong các công nghệ đó.

4.5.2.2 ADSL2

Các chuẩn của họ ADSL2 được đưa ra để đáp ứng các yêu cầu về băng thông, hỗ trợ cho

các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn như IPTV. Có 3 loại khác nhau của họ ADSL2:

 ADSL2: ADSL2 là phiên bản đầu tiên của ADSL2 được phê chuẩn bởi ITU vào năm

2003. ADSL2 bao gồm một số cải tiến so với chuẩn ADSL gốc là đặt tên khác, các tốc

độ download cao hơn và khoảng cách từ tổng đài trung tâm tới modem của thuê bao

xa hơn.

 ADSL2+: ADSL2+ được chuẩn hóa sau ADSL2. Đây là chuẩn xây dựng trên ADSL2

và cho phép các nhà cung cấp dịch vụ mạng đưa ra các tốc độ lên tới 20 Mbps và hoạt

động tốt trong khoảng 1,5 Km tính từ tổng đài trung tâm tới modem nhà thuê bao.

 ADSL(Reach): công nghệ phát triển ADSL2 để vượt lên khoảng cách 1,5 Km tính từ

tổng đài trung tâm tới nhà thuê bao được gọi là ADSL mở rộng hay viết tắt là

READSL2 (ADSL- Reach). RE-ADSL2 đã được chuẩn hóa năm 2003 cho phép các

nhà cung cấp dịch vụ IPTV tăng khoảng cách lên tới 6 Km tính từ tổng đài trung tâm

gần nhất tới nhà thuê bao. Nó là công nghệ tốt nhất thực thi được trong giới hạn về

khoảng cách và tốc độ trên các sợi cáp đồng.

 VDSL: Đường dây thuê bao số tốc độ cao VDSL (Very high speed Digital Subscriber

Line) dựa trên những nguyên lý cơ bản như công nghệ ADSL2+. Nó là công nghệ

DSL mới nhất và phức tạp nhất tại thời điểm này, và nó đã được phát triển để khắc

phục các khuyết điểm của các phiên bản công nghệ truy cập ADSL trước đây. Nó loại

trừ được hiện tượng “thắt cổ trai” và hỗ trợ khả năng tốc độ rất lớn cho phép các nhà

cung cấp dịch vụ đủ điều kiện để đưa ra cho các thuê bao IPTV rất nhiều dịch vụ để

lựa chọn bao gồm cả VoD và truyền hình quảng bá định dạng HD. VDSL cũng được

lOMoARcPSD|10435767

thiết kế để hỗ trợ các truyền dẫn của chuyển mạch ATM và lưu lượng IP trên cáp đồng,

điều đó rất có lợi cho các nhà cung cấp khi họ muốn kế thừa các mạng ATM trên hạ

tầng mạng IP. Một số thành viên trong họ gia đình VDSL như sau:

 VDSL1: đây là công nghệ được thông qua năm 2004. Nó hoạt động tại tốc độ giới hạn

cao hơn 55 Mbps cho kênh hướng xuống và 15 Mbps cho hướng lên. Tuy nhiên nó chỉ

hoạt động được trong khoảng cách ngắn.

 VDSL2: là một cải tiến từ VDSL1 và được định nghĩa trong kiến nghị G.993.2 của

ITU-T. Nó có thể được chia nhỏ thành VDSL2 (Long Reach) và VDSL2 (Short

Reach).

 VDSL2 (Long Reach): do thực tế DSL phụ thuộc vào chiều dài của vòng nội hạt (local

loop), một phiên bản VDSL được tạo ra để phân phối các dịch vụ IPTV cho số lượng

lớn khách hàng, trong khi vẫn được hưởng khả năng truy cập băng rộng tốc độ cao.

VDSL với các cải tiến về khoảng cách có thể cung cấp cho các thuê bao IPTV tốc độ

truy cập băng rộng là 30 Mbps cách tổng đài trung tâm từ 1,2 – 1,5 km.

 VDSL2 (Short Reach): dựa trên điều chế DMT, công nghệ này sử dụng 4096 tone,

chia ra thành các băng tần 4 KHz và 8 KHz. Chuẩn VDSL2 sử dụng kỹ thuật ghép

kênh cho phép nó hoạt động ở tốc độ cao gấp 12 lần so với chuẩn ADSL, tốc độ đó là

100 Mbps cho kênh hướng xuống trong khoảng cách 350 m. Mặc dù tốc độ kênh hướng

lên không đạt được 100 Mbps, nhưng các tốc độ đó đã vượt trội hơn so với các tốc độ

kênh hướng lên của ADSL2+. Các cấp độ thực thi đạt được với giả thiết là không có

can nhiễu trên sợi cáp đồng và chất lượng của cáp là tốt nhất. Khả năng để cung cấp

cho thuê bao IPTV tốc độ 100 Mbps để truy cập dịch vụ cho phép các nhà khai thác

bắt đầu đưa ra các dịch vụ tương tác tiên tiến khác cho khách hàng của họ.

Các đặc tính mới của VDSL2 như cải thiện chất lượng dịch vụ QoS và cải tiến kỹ thuật mã

hóa tất cả đều thích hợp để phân phối các ứng dụng triple-play. Lợi ích quyết định giúp củng

cố vị trí vững chắc của VDSL trong công nghệ DSL là tính tương thích ngược và khả năng

phối hợp với các phiên bản trước của mạng ADSL. Điều này cho phép các nhà cung cấp IPTV

giải quyết ổn thỏa và có hiệu quả trong việc phát triển các mạng thế hệ mới dựa trên nền

VDSL.

Có hai phương thức chính được các nhà cung cấp dịch vụ IPTV sử dụng để tích hợp VDSL2

vào hạ tầng mạng đang có của họ. Phương thức thứ nhất là thêm các thiết bị VDSL2 mới tại

các tổng đài khu vực và cho phép DSLAM chạy song song với hệ thống DSLAM ADSL đang

có. Phương thức thứ hai là đặt thiết bị VDSL2 gần thuê bao IPTV. Bảng 2.2 so sánh đặc tính

của các công nghệ DSL được sử dụng để truyền tải tín hiệu IPTV.

Điểm tích cực chính của DSL cho các hệ thống IPTV trong thực tế là nó lợi dụng mạng dây

dẫn đang tồn tại trên thế giới hiện nay. Điểm tiêu cực là tất cả các mạng DSL đều phải cân

bằng giữa khoảng cách và dung lượng băng thông, tức là tốc độ của DSL sẽ giảm nếu khoảng

cách từ thuê bao tới tổng đài trung tâm tăng lên.

lOMoARcPSD|10435767

4.5.3 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp

Bảng 4.2 So sánh các công nghệ DSL

Công

nghệ DSL

Downstrea

(Mbps)

Uptream

(Mbps)

Khoảng cách

lớn nhất (km)

Các dịch vụ được hỗ trợ

ADSL

5.5

Một kênh video SD nén MPEG-2,truy cập

Internet tốc độ cao và các dịch vụ VoiP

ADSL2

5.5

Hai kênh video SD nén MPEG-2 hoặc một

kênh HD,truy cập Internet tốc độ cao và

các dịch vụ Voip

ADSL2+

Năm kênh video SD nén MPEG-2 hoặc hai

kênh HD, truy cập Internet tốc độ cao và

các dịch vụ Voip

ADSL-

Reach

Năm kênh video SD nén MPEG-2 hoặc hai

kênh HD , truy cập Internet tốc độ cao và

các dịch vụ Voip

VDSL1

Vài trăm mét

Mười hai kên video SD MPEG-2 hoặc năm

kênh HD. Truy cập Internet tốc độ cao và

các dịch vụ VoiP

VDSL2

(Long

reach)

1,2-1,5

Bảy kênh video SD MPEG-2 hoặc ba kênh

HD. Truy cập Internet tốc độ cao và các

dịch vụ VoIP

VDSL2(s

hort

reach)

100

350m

Mười hai kênh video SD MPEG-2 hoặc 10

kênh HD truy cập Internet tốc độ cao và

các dịch vụ VoiP

Các mạng truyền hình cáp truyền thống CATV (Cable Television) đã có được sự vượt trội

trong việc phân phối hàng trăm kênh truyền hình đồng thời tới hàng ngàn user. Mỗi user có

thể chọn một kênh bất kỳ trong hàng trăm kênh chỉ đơn giản bằng cách dò Tivi hoặc thông

qua bộ giải mã STB. Các hệ thống này dễ dàng thêm các thuê bao mới bằng cách tách và

khuếch đại tín hiệu. Trong quá khứ, tính tương tác đã bị giới hạn hoặc không được sử dụng

tại tất cả các hệ thống, tất cả nội dung chỉ gửi trực tiếp tới người xem.

lOMoARcPSD|10435767

Ngày nay các nhà khai thác CATV đã bắt đầu tìm kiếm các hệ thống phân phối video

với nhiều cải tiến, điều đó cho phép họ đưa ra dịch vụ triple-play video, voice và dịch vụ dữ

liệu. Công nghệ IP là công nghệ nền tảng cho việc hội tụ các dịch vụ khác.

Các nhà khai thác truyền hình cáp đã có những đầu tư quan trọng để nâng cấp mạng của

họ, hỗ trợ cho việc triển khai các dịch vụ tiên tiến IPTV. Để hiểu việc phân phối nội dung

IPTV trên mạng truyền hình cáp về mặt công nghệ trong vấn đề này, trước tiên ta cần có các

khái niệm cơ bản về mạng hỗn hợp HFC.

4.5.3.1 Tổng quan về kỹ thuật HFC

Nếu mạng truyền hình cáp có thể sử dụng trên các vùng đặc thù thì khách hàng có thể truy

cập IPTV từ mạng dựa trên kỹ thuật cáp quang, cáp đồng trục hỗn hợp HFC (hybrid

fiber/coax). Kỹ thuật HFC nói đến một số cấu hình mạng hỗn hợp của cáp quang và cáp đồng

trục được sử dụng để phân phối lại các dịch vụ truyền hình kỹ thuật số. Các mạng xây dựng

dựa trên kỹ thuật HFC có một số đặc tính thuận lợi chuyển giao cho các dịch vụ thế hệ mới

như sau:

Mạng HFC có khả năng truyền dẫn đồng thời cả tín hiệu số và tín hiệu tương tự. Đây là đặc

tính rất quan trọng cho các nhà khai thác mạng.

Mạng HFC có thể dung hòa giữa việc tăng dung lượng và các yêu cầu tin cậy của một

hệ thống IPTV. Đặc điểm tăng được dung lượng của hệ thống HFC cho phép các nhà khai

thác mạng triển khai thêm các dịch vụ mà không cần phải thay đổi toàn bộ cấu trúc mạng.

Đặc tính vật lý của cáp đồng trục và cáp quang hỗ trợ mạng hoạt động ở tốc độ vài Gbps.

Hình 4.8: Mạng HFC end-to-end

Như trên hình 4.8 ta thấy cấu trúc của mạng HFC gồm có đường trục chính là cáp

quang kết nối theo các node quang tới mạng cáp đồng trục. Node quang hoạt động như một

giao tiếp, nó kết nối các tín hiệu upstream và downstream đi ngang qua mạng cáp quang và

cáp đồng trục. Phần mạng cáp đồng trục của mạng HFC sử dụng topology cây-phân nhánh,

các thuê bao truyền hình kết nối tới mạng HFC theo một thiết bị đặc biệt gọi là bộ chia cáp

lOMoARcPSD|10435767

Tap. Tín hiệu truyền hình số được phát từ trung tâm dữ liệu tới các node quang. Node quang

phân phối tín hiệu thông qua cáp đồng trục, bộ khếch đại và bộ chia cáp Tap tới khách hàng.

4.5.3.2 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp

Những cuộc thảo luận trong lĩnh vực công nghiệp truyền hình cáp về vấn đề truyền tải

lưu lượng qua một mạng dựa trên nền IP đã và đang tiếp tực diễn ra. Do sự cạnh tranh về thị

trường kinh doanh truyền hình thu phí từ các nhà cung cấp viễn thông và những hiệu quả lớn

về băng thông khi sử dụng kỹ thuật phân phối IP, dẫn tới các nhà khai thác mạng truyền

hình cáp phải hướng tới sử dụng mô hình mạng IP để phân phối nội dung tới người dùng.

Việc chuyển một mạng dựa trên tần số vô tuyến RF(Radio Frequency) sang mạng chuyển

mạch video số SDV (Switched Digital Video) trên nền IP, dù bằng cách nào thì vẫn cần phải

lắp đặt một số thiết bị mới từ các router tới bộ giải mã IP STB (Set-top box) và các switch tốc

độ cao. Một số ưu thế của việc triển khai sang mạng chuyển mạch SDV:

Một số lượng lớn băng thông của mạng sẽ được dự trữ bởi vì nhà khai thác chỉ nhận được

yêu cầu phát một kênh truyền hình đơn lẻ tới bộ giải mã STB.

Đây rõ ràng là sự trái ngược với các hệ thống cũ mà ở đó tất cả các kênh đều được phát

quảng bá trên mạng và các kênh không sử dụng vẫn chiếm giữ băng thông.

Băng thông dư thừa cho phép các nhà khai thác mạng cáp truyền hình có thể phân phối các

dịch vụ và nội dung IPTV tới thuê bao của họ.

Những nhà khai thác mạng cáp truyền hình có thể đo đạc và giám sát một cách chính xác

nội dung đã xem của mỗi thuê bao. Đây là một đặc tính quan trọng cho các nhà khai thác

muốn tạo thêm doach thu bằng quảng cáo.

Hình 4.9 mô tả một cấu trúc mạng IPTV cáp được tạo thành từ sự kết hợp các thiết bị của

công nghệ RF và công nghệ IP.

Hình 4.9: Mô hình triển khai cấu trúc mạng IPTV cáp kết hợp IP và RF

Một số thiết bị phần cứng được mô tả trên hình 4.9 bao gồm:

lOMoARcPSD|10435767

 Switch hay Router GigE: GiE (Gigabit Ethernet) nổi lên như là một giao thức vận

chuyển được lựa chọn để kết nối các thành phần mạng IP. GigE thường được sử dụng

cho các ứng dụng đòi hỏi dung lượng cao, ví dụ như VoD. Router GigE tập hợp lưu

lượng IPTV và cung cấp các kết nối tới mạng truy cập lõi.

 Mạng truyền dẫn quang: mạng lõi cung cấp con đường mạng giữa video server trong

trung tâm nội dung và các bộ điều chế tại các biên của mạng. Mạng lõi có thể là mạng

quang đồng bộ SONET, mạng ATM và mạng ghép kênh phân chia theo mật độ bước

sóng DWDM.

 Bộ điều chế biên: các bộ điều chế được đặt tại các tổng đài khu vực nhận nội dung

IPTV từ mạng lõi, chuyển đổi nội dung từ các gói IP sang RF và phân phối trên mạng

HFC tới bộ giải mã STB.

Trên đây chỉ là một ví dụ về triển khai IPTV cáp quy mô lớn và sử dụng cấu trúc theo bậc

thông qua việc thiết lập các trung tâm dữ liệu phân phối theo vùng. Trong mô hình trên tất cả

nội dung đều được điều chế thành các sóng mang RF và được biên dịch thành RF băng

rộng

ngõ ra, thường nằm trong dải từ 50 cho tới 860 MHz. Một số hệ thống hoạt động với tần số

lên tới 1 GHz, với các tần số cao thường được dành riêng cho các dịch vụ thoại và dữ liệu. Từ

trung tâm dữ liệu của nhà cung cấp, một đường trung kế lớn được sử dụng để phân phối tín

hiệu băng rộng tới các Hub phân phối. Từ Hub phân phối, tín hiệu băng thông rộng được gửi

tới mạng truyền dẫn quang, thông qua mạng HFC, các tín hiệu băng rộng được gửi tới các bộ

STB trong nhà khách hàng.

4.5.4 IPTV phân phối trên mạng Internet

Từ lúc truyền hình được phát minh, một số công nghệ đã được phát triển để phân phối tín

hiệu truyền hình tới khách hàng trên toàn thế giới. Một số mạng cơ bản là vô tuyến, ADSL,

cáp quang và mạng truyền hình cáp. Trong thời gian gần đây nhất có một mạng cũng cho phép

khách hàng xem truyền hình quảng bá và nội dung video theo yêu cầu, đó là mạng Internet.

Lợi dụng tốc độ băng thông rộng kết hợp với các tiến bộ trong trong kỹ thuật nén dữ liệu

và có nhiều chương trình để lựa chọn hơn, đó là một số lý do tại sao số lượng khách hàng đã

sử dụng Internet để giải trí tăng lên. IPTV triển khai trên mạng Internet có thể là một trong

các dạng ứng dụng sau.

4.5.4.1 Các kênh truyền hình Internet streaming

Việc phân phối các kênh truyền hình trên Internet là một ứng dụng rộng rãi của IPTV, bao

gồm nội dung video được streaming từ một server tới các thiết bị client có khả năng xử lý và

hiện thị nội dung video. Các loại thiết bị được sử dụng để xem các kênh truyền hình Internet

thường là PC hoặc PC trung tâm đa phương tiện. Các kênh truyền hình Internet được

streaming cũng có thể đưa vào điện thoại di động hoặc bộ giải mã STB. Nội dung các kênh

truyền hình Internet được streaming cũng có thể được phân phối theo thời gian thực và người

xem có thể xem lại theo cách xem truyền thống.

lOMoARcPSD|10435767

Quá trình streaming kênh truyền hình Internet thường bắt đầu tại server đó nội dung

streaming, tại video được đóng vào trong các gói IP, nén lại và phát qua mạng Internet tới PC

client. PC có các phần mềm, thường là một chương trình tìm duyệt (browser), giải nén nội

dung video và phát ra video còn “sống”. Khoảng thời gian từ lúc chọn kênh truyền hình tới

lúc xem được thường ngắn và phụ thuộc tốc độ kết nối có thể có giữa server và client. Mô

hình cấu trúc mạng được sử dụng để phân phối kênh truyền hình trên Internet như trên hình

4.10.

Việc triển khai tất cả các kênh truyền hình Internet sẽ yêu cầu một server streaming, server

này sẽ hỗ trợ các chức năng sau:

• Lưu trữ và khôi phục nội dung video nguồn.

• Điều khiển tốc độ các gói video IP được phân phối tới thiết bị của người xem.

• Thực hiện chuyển tiếp và chuyển ngược các lệnh yêu cầu từ người xem truyền hình

Internet.

Hình 4.10: Cấu trúc mạng các kênh truyền hình Internet

Một server streaming đơn làm việc tốt khi phân phối số lượng ít các kênh truyền hình tới

một số thuê bao được giới hạn. Để hỗ trợ cho việc phân phối nhiều kênh tới hàng trăm hoặc

hàng ngàn thuê bao IPTV, thì cần phải triển khai một số lượng lớn server streaming trên các

đường mạng khác nhau.

Công việc streaming nội dung video hầu hết đều cần phải bảo mật vì nội dung không được

lưu trữ trên thiết bị truy cập của khách hàng. Vì thế, việc sao chép nội dung trái phép cần phải

được ngăn chặn. Một lợi thế khác của IPTV là khả năng hoạt động hiệu quả trên các kết nối

có băng thông thấp và người xem có khả năng bắt đầu xem nội dung tại mọi điểm trong luồng

IPTV.

Điểm khác biệt của phân phối truyền hình Internet so với các cơ chế phân phối khác là các

vị trí cổng Internet không thuộc sở hữu của nhà cung cấp IPTV hoặc điều khiển cơ sở hạ tầng

sử dụng cho việc cung cấp các dịch vụ video IP tới người sử dụng Internet. Cơ sở hạ tầng

lOMoARcPSD|10435767

mạng này thuộc quyền sở hữu của các nhà cung cấp truyền hình cáp hoặc các công ty viễn

thông.

4.5.4.2 Download Internet

Như tên gọi, IPTV cho phép khách hàng download và xem nội dung theo yêu cầu. Hầu hết

các dịch vụ download Internet đều phải trả tiền hoặc trả theo dung lượng download, các dịch

vụ bao gồm tin tức nội bộ và bản tin thời tiết, phim điện ảnh, phim nội bộ và âm nhạc, chỉ dẫn

giải trí và các quảng cáo được phân loại.

Một số vị trí cổng Internet trực tuyến gần đây bắt đầu đưa ra các thư viện nội dung

chương trình IPTV có thể download cho người sử dụng Internet. Trong hầu hết các trường

hợp, mọi người đều sử dụng PC để xem các chương trình download, tuy nhiên, một số công

ty bắt đầu cung cấp thiết bị giải mã STB cho những khách hàng không muốn xem trên PC.

Một số đặc điểm của công nghệ IPTV end-to-end dựa trên các dịch vụ download Internet:

 Các giao thức mạng: chuẩn giao thức truyền tập tin FTP và giao thức truyền siêu văn

bản HTTP thường được sử dụng để truyền nội dung IPTV từ server tới client. Việc sử

dụng các giao thức trên để giảm thiểu khả năng nội dung IPTV bị ngăn chặn bởi

firewall.

 Công nghệ server: chuẩn phần mềm Web server thường được sử dụng để đáp ứng các

yêu cầu về nội dung video.

 Tốc độ mạng: thời gian để download một bộ phim trên Internet phụ thuộc vào tốc độ

của kết nối băng rộng và chất lượng nội dung video. Các bộ phim điện ảnh định dạng

SD và các chương trình download tương đối nhanh so với nội dung video dạng HD.

Mặc dù băng rộng là dạng kết nối được ưu thích hơn nhưng vẫn có thể sử dụng các

liên kết dial-up chậm hơn để truy cập các dịch vụ download Internet.

 Các nhu cầu về lưu trữ: cả server và client đều yêu cầu khả năng lưu trữ tiên tiến để

hỗ trợ xử lý các tập tin IPTV lớn. Một số ứng dụng của download Internet cho phép

các thuê bao IPTV ghi lại một bản copy nội dung video đã được download vào đĩa

DVD và xem bằng đầu DVD.

4.5.4.3 Chia sẻ video ngang hàng

Ứng dụng chia sẻ video ngang hàng peer-to-peer cho phép nhiều user xem, chia sẻ và tạo

nội dung video trực truyến. Việc sử dụng ứng dụng chia sẻ video peer-to-peer không phức tạp

và nó thường là download và cài đặt một số phần mềm chuyên dụng.

Khi phần mềm hoạt động được trên PC, người dùng chỉ cần click vào các link để download

một file video. Khi tiến trình download đã bắt đầu, phần mềm ứng dụng chia sẻ video peer-

to-peer được thiết lập các kết nối và bắt đầu lấy nội dung video được yêu cầu từ các nguồn

khác nhau. Khi file video được download và ghi đầy đủ vào ổ cứng thì có thể xem nội dung.

lOMoARcPSD|10435767

4.6 Kết luận chương 4

Chương 4 đã trình bày tổng quan về kỹ thuật truyền hình tương tác – IPTV gồm khái niệm,

đặc điểm, các loại hình dịch vụ, mô hình hệ thống, các giao thức báo hiệu và điều khiển, cùng

vấn đề triển khai trên các hạ tầng mạng khác nhau của IPTV. Qua đó thấy được tiềm năng

ứng dụng và phát triển của kỹ thuật truyền hình này.

Câu hỏi ôn tập chương 4

1. Trình bày khái niệm và một số đặc điểm cơ bản của IPTV?

2. Trình bày ưu nhược điểm của IPTV?

3. So sánh sự khác biệt giữa IPTV và Internet TV?

4. Trình bày các loại hình dịch vụ cơ bản được cung cấp bởi IPTV?

5. Trình bày mô hình chuẩn của hệ thống IPTV?

6. Trình bày tóm tắt các giải pháp triển khai IPTV trên các hạ tầng mạng khác nhau?

TÀI LIỆU THAM KHẢO

lOMoARcPSD|10435767

[1] Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, Macmilan Inc., 6th

Editions, 2001.

[2] Simon Haykin, An Introduction to Analog and Digital Communications, John Wiley

&Sons, Inc., 1989.

[3] Wolfgang Hoeg, Thomas Lauterbach, Digital Audio Broadcasting: Principles and

Applications, 2nd Edition, John Wiley & Sons Ltd, 2003.

[4] Walter Fischer, Digital Video and Audio Broadcasting Technology: A Practical

Engineering Guide, Third Edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010.

[5] Bernard Grob and Charles E. Herndon, “Basic Television and Video Systems”, Sixth

Edition, McGraw-Hill, 1999.

[6] G. Drury, G. Markarian, K. Pickavance, “Coding and Modulation for Digital Television”,

Kluwer Academic Publishers, 2002.

[7] Marcelo S. Alencar, “Digital Television Systems”, Cambridge University Press, 2009.

[8] Lars-Ingemar Lundström, “Understanding Digital Television: An Introduction to DVB

Systems with Satellite, Cable, Broadband and Terrestrial TV”, Elsevier Inc., 2006.

[9] Gerard O’Driscoll, “Next Generation IPTV Services and Technologies”, John Wiley &

Sons, Inc., 2008.

[10] Gilbert Held, “Understanding IPTV”, Taylor & Francis Group, 2007.

[11] Đỗ Hoàng Tiến, Vũ Đức Lý, Truyền hình số, Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2001.

[12] Phạm Minh Việt, Nguyễn Hoàng Hải, Thiết kế mạch đầu cuối viễn thông, Nhà Xuất bản

Khoa học và Kỹ thuật, 2004.

Bấm Tải xuống để xem toàn bộ.

Preview text:

lOMoARcPSD| 10435767
Studocu is not sponsored or endorsed by any college or university
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG KỸ THUẬT
PHÁT THANH TRUYỀN HÌNH TEL 1411 KHOA VIỄN THÔNG 1
TÁC GIẢ: PGS.TS. Lê Nhật Thăng ThS. Vũ Thúy Hà
ThS. Nguyễn Thị Thu Hiên
ThS. Nguyễn Thị Thu Nga LỜI NÓI ĐẦU
Khi đời sống vật chất của người dân ngày càng được nâng cao, yêu cầu về chất lượng
các chương trình truyền hình, giải trí ngày càng lớn. Lĩnh vực phát thanh truyền hình trong
mấy năm trở lại đây đang có những bước tiến nhảy vọt. Từ phát thanh cho đến truyền hình
analog, truyền hình cáp, truyền hình kỹ thuật số mặt đất, truyền hình vệ tinh DTH... đang có
sự phát triển mạnh mẽ về số lượng và chất lượng, lan tỏa khắp các tỉnh, thành phố và có sự
cạnh tranh lẫn nhau. Việc nghiên cứu về các hệ thống phát thanh truyền hình nói chung đã trở
thành một trong những nội dung cơ bản của chương trình đào tạo Kỹ sư ngành Điện tử - Truyền thông.
Tài liệu giảng dạy này được biên soạn theo đề cương môn học "Kỹ thuật phát thanh
truyền hình " trong chương trình đào tạo Đại học ngành Điện tử - Truyền thông của Học viện lOMoARcPSD| 10435767
Công nghệ Bưu chính Viễn thông nhằm trình bày những vấn đề cơ bản nhất về hệ thống phát
thanh truyền hình cùng với các kỹ thuật liên quan. Bài giảng được tổ chức thành 4 chương cụ thể như sau:
 Chương 1: Kỹ thuật phát thanh
 Chương 2: Kỹ thuật truyền hình tương tự
 Chương 3: Kỹ thuật truyền hình số
 Chương 4: Kỹ thuật truyền hình tương tác
Tuy nhiên, do đây là lần biên soạn đầu tiên nên bài giảng không tránh khỏi thiếu sót
về nội dung và hình thức.
Chúng tôi xin chân thành cám ơn tất cả các ý kiến đóng góp của các bạn đọc để hoàn
thiện hơn bài giảng này.
Các ý kiến góp ý qua e-mail xin được gửi về: thangln@ptit.edu.vn; havt@ptit.edu.vn;
hiennt@ptit.edu.vn; ngant@ptit.edu.vn. Hà Nội, tháng 7 năm 2014
Nhóm tác giả biên soạn
PGS.TS. Lê Nhật Thăng
ThS. Vũ Thị Thúy Hà
ThS. Nguyễn Thị Thu Hiên
ThS. Nguyễn Thị Thu Nga MỤC LỤC
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ......................................................................................... 1
LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................... 2
Mục Lục .......................................................................................................................
CHƯƠNG 1 : KỸ THUẬT PHÁT THANH ............................................................. 9 1.1
Kỹ thuật phát thanh tương tự ............................................................................... 9 1.1.1
Máy phát thu thanh AM .................................................................................. 11 1.1.2
Máy phát thu thanh FM ................................................................................... 14 1.2
Kỹ thuật phát thanh số ........................................................................................ 18 1.2.1
Hệ thống phát thanh số ................................................................................... 18 1.2.2
Máy phát thu thanh số chuẩn DAB ................................................................. 19 1.2.2.1
Cấu trúc hệ thống theo chuẩn Eureka147 ................................................. 21 1.2.2.2
Cấu trúc khung tín hiệu DAB ................................................................... 23 lOMoARcPSD| 10435767 1.2.2.3
Máy phát thanh số chuẩn DAB ................................................................ 24 1.2.2.4
Máy thu thanh số chuẩn DAB .................................................................. 26 1.2.3
Các chuẩn phát thanh số ................................................................................. 26 1.2.3.1
Phát thanh số DRM (Digital Radio Mondiale) .......................................... 26
1.2.3.2 Phát thanh số chuẩn DMB (Digital Multimedia Broadcasting) ................. 27 1.2.3.3
Chuẩn IN- BAND/ON- CHANNEL (IBOC) ........................................... 28 1.2.3.4
BST - OFDM ISDB (Japan) .................................................................... 29 1.2.3.5
So sánh giữa các chuẩn ............................................................................ 29
CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TỰ .................................... 31 2.1
Giới thiệu .............................................................................................................. 31
2.1.1 Tín hiệu video và tín hiệu truyền hình quảng bá .............................................. 31 2.1.2
Truyền hình quảng bá ..................................................................................... 33 2.1.2.1
Hệ thống truyền hình quảng bá ................................................................ 33
2.1.2.2. Các kênh truyền hình quảng bá ..................................................................... 36
2.1.3 Hoạt động của studio truyền hình .................................................................... 37
2.1.4 Quá trình phát triển của truyền hình quảng bá ................................................. 41 2.2
Ảnh truyền hình ................................................................................................... 45 2.2.1
Các phần tử ảnh .............................................................................................. 46 2.2.2
Quét ngang, dọc .............................................................................................. 47 2.2.3
Thông tin tín hiệu video .................................................................................. 48 2.2.4
Các ảnh chuyển động ...................................................................................... 49 2.2.5
Tần số mành và khung .................................................................................... 51 2.2.6
Tần số quét ngang, dọc ................................................................................... 51 2.2.7
Đồng bộ ngang, dọc ........................................................................................ 53 2.2.8
Chất lượng ảnh ............................................................................................... 53
2.3 Kỹ thuật quét và đồng bộ trong truyền hình ...................................................... 55 2.3.1
Kỹ thuật quét .................................................................................................. 55 2.3.2
Đồng bộ .......................................................................................................... 57 2.4
Phát/thu tín hiệu truyền hình .............................................................................. 59 2.4.1
Máy phát hình ................................................................................................. 59 2.4.2
Máy thu hình .................................................................................................. 60 2.5
Thiết bị hiển thị
.................................................................................................... 61 2.6 Các chuẩn
truyền hình ........................................................................................ 62
2.6.1 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu .............................................................. 63 lOMoARcPSD| 10435767 2.6.2
Tín hiệu truyền hình màu ................................................................................ 63 2.6.3
Bộ lập mã màu và bộ giải mã màu .................................................................. 66 2.6.4
Hệ truyền hình màu NTSC .............................................................................. 67 2.6.5
Hệ truyền hình màu PAL ................................................................................ 73 2.6.6
Hệ truyền hình màu SECAM .......................................................................... 76
CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH SỐ .................................................... 81 3.1
Giới thiệu chung về truyền hình số ..................................................................... 81 3.1.1
Các đặc trưng cơ bản ...................................................................................... 81 3.1.2
Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số ................................................................. 84 3.2
Số hóa tín hiệu truyền hình ................................................................................. 85 3.2.1
Lựa chọn tín hiệu số hóa ................................................................................. 85 3.2.2
Chọn tần số lấy mẫu ....................................................................................... 86 3.2.3
Lựa chọn cấu trúc mẫu .................................................................................... 87 3.2.4
Lượng tử hóa tín hiệu Video ........................................................................... 88 3.2.5
Mã hóa tín hiệu Video .................................................................................... 88 3.2.6
Số hóa tín hiệu ở studio ................................................................................... 90
3.3 Tín hiệu video số tổng hợp (Digital composite video) ......................................... 91 3.3.1
Tiêu chuẩn PAL 4fsc ....................................................................................... 91 3.3.2
Tiêu Chuẩn NTSC 4fsc .................................................................................... 94
3.4 Tín hiệu video số thành phần (Digital component video). .................................. 96 3.4.1
Tỷ lệ lấy mẫu .................................................................................................. 97 3.4.1
Lượng tử hóa .................................................................................................. 98 3.5
Nén tín hiệu truyền hình .................................................................................... 101
3.5.1 Vai trò của nén trong truyền hình .................................................................. 101
3.5.2 Công nghệ nén Audio chuẩn ISO/ MPEG trong truyền hình số ..................... 102
3.5.3 Một số công nghệ nén Video trong truyền hình số ........................................ 104
3.6 Truyền dẫn tín hiệu truyền hình số ................................................................... 105 3.6.1
Các phương thức truyền dẫn ......................................................................... 105
3.7 Các tiêu chuẩn truyền dẫn truyền hình số ........................................................ 111 3.7.1
Chuẩn ATSC ................................................................................................ 111 3.7.2
Chuẩn DVB .................................................................................................. 112 3.7.3
Chuẩn ISDB ................................................................................................. 112 3.8
Truyền hình cáp ................................................................................................. 114
3.8.1 Tổng quan hệ thống truyền hình cáp số ......................................................... 114 lOMoARcPSD| 10435767 3.8.2
Chuẩn truyền hình số DVB-C ....................................................................... 115 3.9
Truyền hình số mặt đất ..................................................................................... 116 3.9.1
Chuẩn DVB-T .............................................................................................. 117 3.10
Truyền hình số vệ tinh ................................................................................... 120
3.10.1 Cấu trúc hệ thống truyền hình số vệ tinh ....................................................... 121
3.10.2 Chuẩn DVB-S ............................................................................................... 124
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TÁC ................................ 127
4.1 Giới thiệu chung về truyền hình tương tác ....................................................... 127 4.1.1
Định nghĩa IPTV .......................................................................................... 127
4.1.2 Sự khác biệt giữa IPTV và Internet TV ......................................................... 128 4.2
Các dịch vụ cung cấp bởi IPTV
......................................................................... 129 4.3 Hệ thống IPTV
................................................................................................... 136 4.4 Các giao thức
báo hiệu và điều khiển trong IPTV............................................ 138 4.4.1
Giao thức truyền thông luồng ........................................................................ 138
4.4.2 Giao thức đa hướng nhóm Internet IGMP .................................................... 140
4.5 Triển khai IPTV trên các hạ tầng mạng khác nhau ......................................... 143
4.5.1 IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang .............................................. 144 4.5.1.1
Mạng quang thụ động ............................................................................ 144 4.5.1.2
Mạng quang tích cực.............................................................................. 147
4.5.2 IPTV phân phối trên mạng ADSL ................................................................. 148 4.5.2.1
ADSL .................................................................................................... 148 4.5.2.2
ADSL2 .................................................................................................. 150
4.5.3 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp ................................................... 152 4.5.3.1
Tổng quan về kỹ thuật HFC ................................................................... 153 4.5.3.2
IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp ............................................ 154
4.5.4 IPTV phân phối trên mạng Internet ............................................................... 155 4.5.4.1
Các kênh truyền hình Internet streaming ................................................ 155 4.5.4.2
Download Internet ................................................................................. 157 4.5.4.3
Chia sẻ video ngang hàng ...................................................................... 157 4.6
Kết luận chương 4 .............................................................................................. 157
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 159
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAC Advanced Audio Coding
Mã hóa âm thanh tiên tiến lOMoARcPSD| 10435767 AM Amplititude Modulation Điều biên ATSC
Advance Television standards Committee
Ủy ban tiêu chuẩn về truyền hình BER Bit Error Ratio Tỷ lệ lỗi bit BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân CCIR
Hiệp hội vô tuyến quốc tế
Consultative Committee on International Radio
COFDM Coded Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia tần số trực Multiplexing giao có mã hóa DAB Digital Audio Broadcasting Phát thanh số DVB Digital Video Broadcasting Truyền hình số DSL Digital Subscriber Line Đường thuê bao số EBU European Broadcasting Union
Liên minh phát thanh truyền hình Châu Âu EIA
Hiệp hội các ngành công nghiệp
Electronic Industries Alliance điện tử ETSI
Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu
European Telecommunications Standards Âu Institute FCC
Federal Communications Commission
Ủy ban thông tin liên bang FEC Forward Error Control Sửa lỗi trước FM Frequency Modulation Điều tần
HDTV High Definition TeleVision
Trruyền hình độ nét cao HPA High-Power Amplifier
Bộ khuếch đại công suất cao IPTV Internet Protocol Television
Truyền hình giao thức Internet ISO
International Standard Organisation
Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ITU
International Telecommunications Union
Liên minh viễn thông quốc tế lOMoARcPSD| 10435767 ITU-T
International Telecommunications Union – Liên minh viễn thông quốc tế − Telecommunications Sector Lĩnh vực viễn thông LED Light Emitting Diode Điốt phát quang LCD Liquid Crystal Display
Màn hình hình tinh thể lỏng LOS Line Of Sight Tầm nhìn thẳng NTSC
National Television Standard Committe
Ủy ban Quốc gia Hệ Thống Truyền Hình MPEG Moving Picture Expert Group
Nhóm chuyên gia ảnh động OFDM Orthogonal Frequency
Division Ghép kênh phân chia tần số trực Multiplexing giao PM Phase Modulation Điều pha QAM
Quadrature Amplitude Modulation
Điều chế biên độ cầu phương QPSK Quadrature Phase Shift Keying
Điều chế dịch pha cầu phương
SMPTE Society of Motion Picture and Television
Tổ chức ảnh động và kỹ thuật Engineer truyền hình SDTV
Standard Definition Television
Truyền hình với độ nét chuẩn SNR Signal-to-Noise Ratio
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu UHF Ultra High Frequency Siêu cao tần WRC
World Radio-communications Conference Hội nghị thông tin vô tuyến thế giới lOMoARcPSD| 10435767
CHƯƠNG 1 : KỸ THUẬT PHÁT THANH
1.1 Kỹ thuật phát thanh tương tự
Phát thanh tương tự là kỹ thuật truyền âm thanh dưới dạng tín hiệu tương tự từ máy phát
thanh tương tự qua môi trường không gian đến máy thu tương tự. Cũng giống như các hệ
thống truyền thông khác, hệ thống phát thanh tương tự gồm có máy phát máy thu, anten và
môi trường truyền dẫn. Máy phát là thiết bị tạo ra tín hiệu vô tuyến và anten phát thực hiện
truyền sóng trong không gian tự do đạt hiệu quả. Để thu được tín hiệu vô tuyến, phải dùng
máy thu để thu một phần năng lượng điện từ và chuyển nó sang dạng tín hiệu mà con người
có thể cảm nhận được. Năng lượng sóng điện từ được thu nhờ anten và mạch điện sau đó
được biến đổi thành tín hiệu âm thanh.
Tín hiệu truyền đi trong phát thanh tương tự chủ yếu là tiếng nói. Tuy nhiên việc truyền
tiếng nói với các tần số nằm trong dải 100Hz cho tới 5 kHz gặp phải hai trở ngại lớn: Trở
ngại thứ nhất là can nhiễu lẫn nhau do dùng chung môi trường truyền sóng trung gian; Trở
ngại thứ hai là ở tần số thấp như tiếng nói thì không thể truyền lan hiệu quả trong không gian
tự do, với các tần số cao thì điều này có thể thực hiện được. Mặt khác, ngưỡng nghe của con
người tối đa là 20000Hz, trong thực tế tần số này vẫn chưa đủ cao đối với việc truyền sóng
trong không gian tự do. Nếu chúng ta thay đổi một số thông số của nguồn tín hiệu cao tần
dạng sin liên tục theo tiếng nói thì việc trao đổi thông tin trong không gian tự do là việc hoàn
toàn có thể thực hiện được. Việc thay đổi một vài thông số của tín hiệu dạng sin (tần số cao)
theo các tín hiệu khác được gọi là điều chế. Khi thay đổi biên độ của tín hiệu cao tần (còn
được gọi là sóng mang) theo tiếng nói hoặc âm nhạc là điều chế biên độ (AM). Khi thay đổi
góc pha của sóng mang, được gọi là điều pha (PM), thay đổi tần số là điều tần (FM).
Nguyên tắc chung của việc truyền thanh bằng sóng vô tuyến:
 Phải dùng các sóng điện từ cao tần
 Phải biến điệu các sóng mang
 Ở nơi thu phải dùng mạch tách sóng để tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần để đưa ra loa
 Khi tín hiệu thu được có cường độ nhỏ, ta phải khuếch đại chúng bằng các mạch khuếch đại.
Sơ đồ khối của một máy phát thanh đơn giản thể hiện Hình 1.1.
Hình 1. 1: Sơ đồ khối đơn giản máy phát thanh tương tự lOMoARcPSD| 10435767
Bài giảng kỹ thuật phát thanh truyền hình (1).
Micro: Tạo ra dao động điện âm tần. (2).
Mạch phát sóng điện từ cao tần: Phát dao động điện từ tần số cao (cỡ MHz). (3).
Mạch biến điệu: Trộn dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm (4). tần. (5).
Mạch khuyếch đại: Khuyếch đại dao động điện từ cao tần đã được biến điệu.
Anten phát: Tạo ra sóng điện từ cao tần lan truyền trong không gian.
Sơ đồ khối máy thu thanh đơn giản ở Hình 1.2.
Hình 1. 2: Sơ đồ khối đơn giản máy thu thanh tương tự
(1). Anten thu: Thu sóng điện.
(2). Mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần: Khuyếch đại dao động điện từ cao tần từ anten gửi tới.
(3). Mạch tách sóng: Tách dao động điện từ âm tần ra khỏi dao động điện từ cao tần.
(4). Mạch khuyếch đại dao động điện từ âm tần: Khuếch đại dao động điện từ cao tần đã tách sóng.
(5). Loa: Biến dao động điện thành dao động âm.
Bảng 1. 1: Các băng tần phát thanh Khoảng tần số Băng Tên 10 KHz-30 KHz VLF Very Low Frequency 30 KHz-300 KHz LF Low Frequency 300 KHz-3 MHz MF Medium Frequency 3 MHz-30 MHz HF High Frequency 30 MHz-300 MHz VHF Very High Frequency lOMoARcPSD| 10435767 300 MHz-3 GHz UHF Ultra High Frequency 3 GHz-30 GHz SHF Super High Frequency 30 GHz-300 GHz EHF Extra High Frequency
Bài giảng kỹ thuật phát thanh truyền hình
1.1.1 Máy phát thu thanh AM
Phát thu thanh AM là kỹ thuật phát thanh sử dụng phương thức điều chế biên độ AM. Băng
tần của hệ thống thu phát thanh AM:
- Băng sóng dài LW: 300-500 KHz.
- Băng sóng trung MW: 550-1650 KHz.
- Băng sóng ngắn SW: 1,8 MHz- 18,5 MHz (Gồm 7 băng con).
Hệ thống thu phát thanh AM có những đặc điểm: Công suất bức xạ lớn, có thể truyền đi xa
theo đường sóng đất hoặc sóng trời, diện tích phủ sóng rộng, chất lượng vừa.
Với những đặc điểm này hệ thống thu phát thanh AM được ứng dụng trong băng tần: LW,
MW, SW để dùng làm hệ thống phát thanh khu vực, quốc gia và quốc tế.
Phần sau sẽ xét phương thức điều chế AM và máy phát thanh AM, máy thu thanh AM.
a. Điều chế AM
Để đơn giản hoá công thức của sóng điều biên, ta lấy một tín hiệu cần điều chế dạng sin có
tần số góc ωm và tín hiệu sóng mang điều chế (cũng có dạng sin) có tần số góc ωc.
Giả sử sóng mang có dạng: (1.1)
vc = Vc sin (ωc + θ)
với Vc là biên độ sóng mang.
Tín hiệu cần điều chế có dạng: (1.2) vm = Vm sin ωmt
Tín hiệu điều chế sẽ có dạng: (1.3)
v = (Vc + Vm sin ωmt) sin ωct lOMoARcPSD| 10435767 (1.4)
v = Vc sinωct + Vm sinωmt sinωct
v = Vc sinωct + Vm/2 cos (ωc – ωm)t –Vm/2 cos (ωc +ωm)t (1.5)
Tín hiệu điều chế thu được có 3 thành phần tần số, tần số sóng mang fc, tần số biên dưới
fc-fm và tần số biên trên fc+fm như trong hình 1.3. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 1. 3: Phổ tần của sóng AM
Hình 1.4c chỉ ra 2 thành phần quan trọng là hệ số điều chế và độ sâu điều chế.
Hệ số điều chế m được tính như sau:
(+) − ( − ) Vm (1.6) m = = (+) + ( − ) Vc
Khi biểu diễn bằng phần trăm ta có độ sâu điều chế
Hình 1. 4: Sóng mang (a), tín hiệu điều chế (b) và tín hiệu sau điều chế AM(c)
b. Máy phát thanh AM
Sơ đồ khối máy phát thanh AM như hình vẽ 1.5, bao gồm các khối sau: Bộ dao động tinh
thể, bộ nhân tần số, bộ điều chế biên độ, bộ khuếch đại âm tần, bộ khuếch đại công suất cao
tần, an ten và phối hợp trở kháng. Sau đây ta sẽ tìm hiểu chi tiết từng khối. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 1. 5: Sơ đồ khối máy phát thanh AM
 Bộ dao động tinh thể: tạo ra tín hiệu sóng mang có độ méo cực nhỏ để máy phát có thể
làm việc ở một tần số ổn định. Trong thực tế thường sử dụng một tinh thể thạch anh
để cải thiện sự ổn định tần số và để giảm các thành phần méo hài.
 Bộ nhân tần: để thu được một tín hiệu có tần số fc/n, với n là số nguyên, và ở đầu ra
một tần số fc. Một bộ nhân tần có thể là nhân đơn tần hoặc nhân đa tần.
 Bộ khuếch đại âm tần: Các đầu vào bộ khuếch đại âm tần nhận tín hiệu từ micro và
nguồn cung cấp. Bộ khuếch đại âm tần sẽ khuếch đại tín hiệu này tới một mức tín hiệu
yêu cầu để đưa tới bộ điều chế biên độ.
 Bộ điều chế biên độ: Bộ điều chế biên độ có hai đầu vào, đầu vào thứ nhất là tín hiệu
sóng mang, được tạo ra từ bộ dao động tinh thể và được nhân với một hệ số nhân phù
hợp, còn đầu vào thứ hai là tín hiệu điều chế. Đầu ra của bộ điều chế biên độ bao gồm
sóng mang, các biên tần thấp và cao.
 Bộ khuếch đại công suất cao tần: Thực hiện việc khuếch đại công suất đồng thời đảm
nhiệm chức năng phối hợp trở kháng với anten.
 Anten: Anten là thành phần mạch điện có nhiệm vụ biến đổi năng lượng ở đầu ra máy
phát thành sóng điện từ bức xạ vào không gian tự do. Anten có nhiều hình dạng vật lý
khác nhau, được xác định dựa vào tần số làm việc và mô hình bức xạ yêu cầu.
c. Máy thu thanh AM
Máy thu thanh là thiết bị thu sóng điện từ do các đài phát thanh phát ra trong không gian sau
đó chọn lọc, khuếch đại và phát ra âm thanh.
Có hai loại máy thu thanh là máy thu thanh khuếch đại trực tiếp và máy thu thanh đổi tần.
Sau đây ta sẽ xét sơ đồ khối của máy thu thanh AM đổi tần:
 Máy thu radio đổi tần thu tín hiệu cao tần và biến đổi thành một tần số cố định gọi là tần số trung tần (IF). lOMoARcPSD| 10435767
 Dòng điện từ thu được từ anten được đưa đến mạch điều hưởng khuếch đại tần số cao
tần để làm tăng tín hiệu sóng mang mong muốn và các biên của nó. Bộ khuếch đại cao
tần có khả năng điều chỉnh tần số bằng cách thay đổi giá trị của tụ điện trong mạch
điều hưởng. Từ tụ điện này có thể tạo mạch dao động nội bằng cách ghép với một tụ điện khác.
 Tín hiệu ra từ bộ dao động nội và bộ khuếch đại cao tần được đưa vào bộ trộn tần. Bộ
trộn tần thực hiện nhân hai tín hiệu trên với nhau và cho ra một tín hiệu tổng và hiệu
của hai tần số đưa vào.
Hình 1. 6: Sơ đồ khối máy thu thanh AM
 Bộ khuếch đại trung tần nhận tín hiệu từ bộ trộn tần và lọc ra hiệu tần trên cùng với
các biên tần của nó đồng thời làm suy giảm tất cả các tần số khác. Khi hiệu tần được
cố định lại (với các đài radio FM, tần số trung tần là 445KHz) yêu cầu về bộ lọc phải
tương đối dễ thiết kế và phải có đặc tuyến ngưỡng rõ ràng.
 Đầu ra của bộ khuếch đại trung tần gồm tần số trung tần và hai biên tần của nó được
đưa tới mạch tách sóng đường bao. Mạch tách sóng đường bao thực hiện loại bỏ tần
số trung tần, giữ lại tín hiệu âm tần. Tín hiệu âm tần này được khuếch đại qua mạch
khuếch đại âm tần tới mức có thể để đưa ra loa.
1.1.2 Máy phát thu thanh FM
Phát thu thanh FM là kỹ thuật phát thanh sử dụng phương thức điều tần FM. Hệ thống thu
phát thanh FM có băng tần từ 88MHz-108MHz. Đặc điểm của hệ thống FM: Công suất vừa
và nhỏ, truyền thẳng, diện tích phủ sóng hẹp, chất lượng âm thanh tốt. Do các đặc điểm trên
nên hệ thống FM thường được ứng dụng cho mạng địa phương, mạng quốc gia. Phần sau sẽ
xét phương thức điều chế FM và máy phát thanh FM, máy thu.
a. Điều chế FM
Trong điều chế FM tần số ɷ thay đổi như sau: ɷ= ɷ+ ɷ (1.7) ớ = ɷ (1.8) lOMoARcPSD| 10435767 (1.9) à ó ɵ= ɷ+ ɷ
Thế (1.9) vào (1.8) ta có: (1.10) = ( ɷ− ɷ ) Hệ số điều chế: (1.11) = Tỉ lệ lệch: (1.12) = ( ) : độ lệch tần số (
) : độ lệch tần số tối đa Tín
hiệu điều chế có dạng: = (ɷ−ɷ ) (1.13)
Với tín hiệu điều chế có biên độ không đổi, tần số không đổi như xung vuông và: (1.14)
Với tín hiệu điều chế có biên độ và tần số thay đổi như xung sin.
Hàm sin của công thức (1.14) được biểu diễn chi tiết thành: (1.15) ɷ(ɷ ) − ɷ(ɷ )
Hệ số σ được gọi là hàm Bessel xác định bởi ( ).
Biến đổi thừa số thứ hai ta có: (ɷ ) = ( ) (1.16) − 2 ( ) 2ɷ ) + 2 ( ) 4ɷ ) − ⋯ Và lOMoARcPSD| 10435767 (ɷ ) = 2 ( ) ɷ ) − 2 ( ) 3ɷ ) + ⋯ (1.17)
Biến đổi lượng giác ta có: = { ( ) ɷ+ ( )[sin(ɷ + ɷ ) − sin(ɷ − ɷ ) ] − ( )[sin(ɷ +
2ɷ + sinɷ−ɷ+ 3()sinɷ+3ɷ − sinɷ−3ɷ…. (1.18)
Hình 1.7: Sóng mang (a), tín hiệu điều chế (b) và tín hiệu sau điều chế FM (c)
Hình 1.8: Đồ thị hàm Bessel
Tín hiệu điều chế chứa sóng mang và 2 băng tần trên và dưới.
 Tần số sóng mang ωc hiện tại và biên độ của nó được xác định bằng chỉ số điều chế lOMoARcPSD| 10435767
 Các số hạng tiếp theo biểu diễn hai tần số là tổng (ωc + ωm) và hiệu (ωc - ωm) của sóng
mang và tín hiệu điều chế với biên độ J1( ).
 Hai số hạng tiếp theo có biên độ J2( ) và các dải tần số (ωc + 2ωm) và (ωc - 2ωm).
 Có vô hạn các tổng và hiệu của sóng mang và các bội số nguyên lần của tín hiệu điều chế.
Hình 1.8. Đồ thị hàm Bessel bậc nhất, Jn( ) dựa trên , với n = 0, 1, 2 và 3. Các giá trị
Jn() được dùng để tính biên độ của các biên tần xuất hiện trong tín hiệu FM.
b. Máy phát thanh FM
Hình 1.9 : Sơ đồ khối máy phát thanh FM
 Bộ dao động chủ là một mạch dao động kiểu LC để tạo ra tín hiệu FM, tần số của bộ
dao động được xác định bởi giá trị của C và L.
 Bộ đệm: tạo ra sự cách ly giữa bộ dao động với tải để khi tải thay đổi chỉ gây ảnh
hưởng rất nhỏ đến sự hoạt động của mạch dao động.
 Khối hạn biên: loại bỏ thành phần AM bất kỳ có thể xuất hiện và lọc bỏ các thành
phần hài được tạo ra bởi khối hạn biên.
 Bộ nhân tần số: nâng tần số của tín hiệu từ khối hạn biên tới một giá trị yêu cầu.
 Khối khuếch đại công suất: khuếch đại công suất tín hiệu và đưa ra anten bức xạ.
C.Máy thu thanh FM
 Anten thu nhận năng lượng điện từ được phát đi từ máy phát, được thiết kế để thu
được tần số năng lượng điện từ nằm trong khoảng 88 - 108 MHz.
 Bộ khuếch đại cao tần: nâng công suất của tín hiệu tới để có thể sử dụng được trong
bộ biến đổi tần số. Ngoài ra nó còn đóng vai trò như một tải nối với anten do đó tín lOMoARcPSD| 10435767
hiệu anten không bị phản xạ tại giao tiếp giữa anten và phần máy gây ra tổn hao công suất.
 Bộ trộn tần cùng bộ dao động nội chuyển đổi tín hiệu cao tần thu được thành một tần số trung tần 10,7 MHz.
 Bộ hạn biên cắt triệt để tín hiệu thành biên độ cố định và do đó lọc ra được những hài không mong muốn.
 Bộ tách sóng biến điệu tần số: chuyển sự thay đổi tương đối nhỏ về tần số (của tín hiệu
có tần số rất cao) thành sự thay đổi tương đối lớn của biên độ theo thời gian.
 Bộ khuếch đại âm tần khuếch đại tín hiệu đầu ra của bộ tách sóng lên một mức thích hợp để đưa ra loa.
Hình 1. 10: Sơ đồ khối máy thu thanh FM
1.2 Kỹ thuật phát thanh số
1.2.1 Hệ thống phát thanh số
Phát thanh radio là môi trường truyền dẫn rộng lớn bao gồm hàng trăm nhà cung cấp chương
trình, hàng nghìn máy phát HF và hàng triệu máy thu. Từ khi bắt đầu xuất hiện phát thanh
quảng bá vào đầu những năm 1920, thị trường đã phát triển mạnh mẽ bởi các dịch vụ phát thanh quảng bá AM và FM.
Ngày nay, chúng ta đang sống trong thế giới của các dịch vụ và hệ thống số. Các thành
phần chủ yếu của quá trình sản xuất trong phát thanh đã thay đổi sang số trong thời gian gần
đây, bắt đầu bằng việc thay đổi những băng tương tự sang đĩa CD hoặc đĩa cứng. Thêm vào
đó, cũng có một vài môi trường lưu trữ và phân phối số khác như CD, Minidisk hoặc DVD.
Vì vậy, hệ thống truyền dẫn quảng bá có xu hướng thay đổi từ truyền dẫn tương tự sang số.
Bước đầu tiên trong việc giới thiệu các dịch vụ phát thanh số là hệ thống NICAM 728, DSR
nhưng chưa phù hợp cho việc thay thế các dịch vụ hiện tại một cách hoàn toàn, đặc biệt cho
các trạm thu di động. Vì các lý do này, hệ thống Eureka 147 DAB đã được phát triển và đã
được giới thiệu trên toàn cầu. lOMoARcPSD| 10435767
Hệ thống phát thanh số DAB (Digital Audio Broadcasting, thường được gọi là phát thanh
số) là một bước đổi mới thay thế cho các hệ thống phát thanh tương tự AM và FM. Hệ thống
phát thanh số được phát triển từ dự án Eureka 147/ DAB vào những năm 1990. Năm 1992,
DAB được thử nghiệm tại London với 4 trạm phát sóng. Năm 1995, DAB bắt đầu phát sóng
chính thức (BBC và Swedish Radio cùng phát sóng vào ngày 27/9/1995). Năm 1999, DAB
bắt đầu được thương mại hóa và đến năm 2000 đã xuất hiện các máy thu thanh số với giá cả phải chăng.
Các ưu, nhược điểm của phát thanh số:
Một câu hỏi lớn khi nâng cấp hệ thống phát thanh được đặt ra là: Phát thanh số có ưu điểm
gì so với hệ thống phát thanh tương tự truyền thống? Sau đây là các ưu điểm nổi bật của phát thanh số:
 Chất lượng âm thanh tốt như đĩa CD.
 Hoạt động tốt ở bất kì nơi nào: cho phép thu tín hiệu tốt ở nhiều nơi, kể cả trường hợp
máy thu là cố định (đặt ở nhà, cơ sở…) hay di động (trên tàu, xe…).
 Chất lượng dịch vụ tốt hơn, sóng được phủ đều.
 Có khả năng hiện thị tên các dịch vụ, danh sách kênh và lịch phát sóng. Không những
truyền âm thanh chất lượng cao mà còn truyền dữ liệu dưới dạng văn bản, hình ảnh tĩnh và động.
 Tự động dò lại tần số các kênh.
 Khắc phục được các nhược điểm của phát thanh tương tự như can nhiễu, méo phađinh trong truyền sóng.
 Sử dụng phổ tần số một cách hiệu quả.
 Độ méo tần số của phát thanh số ít hơn so với phát thanh analog.
1.2.2 Máy phát thu thanh số chuẩn DAB
Ngoài kỹ thuật số hóa tín hiệu, DAB hoạt động dựa trên 3 kỹ thuật chính, đó là: COFDM, phối ghép và MUSICAM.
a. COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
 FDM: phân chia dữ liệu ra 1 loạt các sóng mang con, nếu một sóng bị phá hủy bởi
nhiễu hay đa đường thì vẫn có thể dùng các sóng khác để khôi phục lại thông tin ở phía thu.
 Orthogonal: đảm bảo các sóng mang con không gây nhiễu cho nhau.
 Coded: dùng các mã sửa lỗi (Forward Error Correction) để giảm thiểu BER OFDM
 Giải quyết được vấn đề lớn nhất của AM và FM là multipath (đa đường) lOMoARcPSD| 10435767
 Thêm các khoảng bảo vệ (guard interval) nên loại bỏ ảnh hưởng của việc chồng lấn các ký hiệu (symbol)
 Cho phép sử dụng mạng đơn tần - Single Frequency Network (dùng 1 tần số duy nhất cho hệ thống) Coded OFDM
 Forward Error Correction: truyền nhiều dữ liệu hơn cần thiết để có thể khôi phục toàn
bộ dữ liệu ngay cả khi một phần bị mất (Mã xoắn và giải thuật Viterbi)  Đan xen: xen
kẽ dữ liệu để không gặp phải 1 chuỗi bit lỗi liền nhau
Hình 1.11: Trước khi đan xen dữ liệu và Sau khi đan xen dữ liệu b. Phối ghép
• Giúp sử dụng hiệu quả tần số
• Phân phối tài nguyên một cách linh hoạt
c. Mã hóa âm thanh MUSICAM (Masking Pattern Universal Sub-band Integrated
Coding And Multiplexing.)
Hình 1. 12: Kỹ thuật mã hóa băng con (Sub-band coding)
Tín hiệu cần truyền chia ra nhiều băng nhỏ. Mỗi băng nhỏ này được phân tích và mã hóa
riêng biệt. Việc phân tích sẽ xác định xem cần bao nhiêu bit để mã hóa tín hiệu và quyết định
xem tín hiệu nào cần mã hóa âm thanh cảm nhận. lOMoARcPSD| 10435767
MUSICAM sử dụng kỹ thuật mã hóa âm thanh như MPEG-2. Điều này dựa trên đặc điểm
thính giác của tai người, đặc biệt là phổ và hiệu ứng che lấp của tai. Về bản chất mã hóa các
thành phần tín hiệu âm thanh mà tai con người sẽ nghe thấy và không mã hóa những thành
phần tần số mà tai người không nghe được.
Hiệu ứng che lấp của tai là hiệu ứng “mặt nạ” (masking effect). Cơ sở của hiệu ứng này là
như sau: khi ta nghe được một âm có cường độ là C thì ngưỡng nghe của tai sẽ thay đổi theo
như đường B, tức là trong khoảng tần số từ 0,5 KHz đến 5 KHz, sẽ có những âm có cường độ
nhỏ mà ta không thể nghe được (như âm D trên hình 1.13).
Hình 1.13: Hiệu ứng che lấp
Như vậy khi âm C khi đến tai người đã “che” đi một số âm ở các tần số lân cận có cường
độ nhỏ hơn nó, giống như khi nghe nhiều người nói thì sẽ có giọng của một số người mà ta
không thể nghe được, do chúng đã bị che đi bởi giọng của những người khác. Sử dụng hiệu
ứng này, khi truyền tín hiệu phát thanh, ta chỉ cần truyền những phần mà tai người có thể nghe
thấy được, tức là những phần không bị ảnh hưởng bởi Masking effcet, loại bỏ đi những phần dư thừa.
1.2.2.1 Cấu trúc hệ thống theo chuẩn Eureka147
Cấu trúc hệ thống phát thanh số theo chuẩn Eureka147 được minh họa ở hình vẽ 1.14 dưới đây. Hệ thống gồm 3 phần:
 Phần cung cấp dịch vụ phát thanh/ dữ liệu
 Phần cung cấp dịch vụ ghép kênh
 Phần cung cấp dịch vụ phát sóng
Phần cung cấp dịch vụ phát thanh/ dữ liệu là nơi sản xuất các chương trình phát thanh. Tại
đây tín hiệu âm thanh sẽ được thực hiện mã hóa âm thanh, tạo các PAD, tín hiệu dữ liệu sẽ
được đóng gói. Các tín hiệu này cùng với các dịch vụ khác sẽ được đưa đến khối ghép kênh.
Phần ghép kênh sẽ tạo ra tín hiệu có cấu trúc khung của tín hiệu phát thanh số DAB. Ngoài
ra còn đưa thêm các thông tin hỗ trợ cho điều khiển và trạng thái sau đó tín hiệu tổng hợp
được đưa đến phần phát sóng. lOMoARcPSD| 10435767
Phần phát sóng thực hiện mã hóa và điều chế OFDM cho các khung DAB và đưa đi phát sóng.
Hiện tại EUREKA 147 đưa ra bốn chế độ khác nhau để áp dụng trong từng trường hợp cụ thể:
- Chế độ I: Thích hợp cho mạng phủ sóng trên mặt đất do một tần số trên băng VHF.
- Chế độ II: Thích hợp cho sử dụng mạng một tần số ở khoảng giữa băng L và cho phát
thanh khu vực sử dụng một đài phát. khoảng tần số cách ly giữa các đài phát lớn cho
nên sự phân biệt thông tin giữa các đài phát cao và cho phép sử dụng anten hữu hướng.
- Chế độ III: Thích hợp với phương thức truyền qua cáp, qua vệ tinh, phủ sóng mặt đất
cho vùng lõm. Do đó có thể làm việc tại các tần số tới 3 GHz phục vụ tốt cho thu di
động. Phương thức này cho phép di pha lớn nhất.
- Chế độ IV: Cũng áp dụng cho băng L, cho phép dãn cách không gian giữa các đài phát
trong mạng một tần số lớn. Đồng thời ít bị ảnh hưởng khi thu trên xe ô tô chạy với tốc độ cao.
Hình 1. 14: Mạng mẫu thiết lập theo chuẩn EUREKA 147
1.2.2.2 Cấu trúc khung tín hiệu DAB
Cấu trúc khung tín hiệu DAB là khác nhau đối với các chế độ truyền dẫn. Chu kỳ của một
khung truyền dẫn có thể bằng chu kỳ của một khung dữ liệu âm thanh là 24ms, hoặc có thể
là một số nguyên lần của 24ms. lOMoARcPSD| 10435767 Nul TFP FIC1 FIC2 FIC3 MSC MSC2 …….. MSC71 MSC72 l R 1 .
96ms (chế độ 1) hoặc 24ms (chế độ 2,3) hoặc 48ms (chế độ 4 )
Hình 1. 15: Cấu trúc khung tín hiệu DAB
Cấu trúc khung DAB gồm các symbol OFDM, các symbol này được taọ ra từ bộ ghép kênh,
bao gồm các CIF và FIB. Khung truyền dẫn gồm 3 phần: phần đồng bộ, phần kênh thông tin
nhanh FIC và phần kênh dịch vụ chính MSC.
Phần kênh thông tin nhanh FIC được cấu tạo từ các bloc thông tin nhanh FIB mang các dữ
liệu mô tả cấu trúc của tín hiệu MSC gồm: thông tin về cấu trúc của tín hiệu tổng hợp MCI,
thông tin về dịch vụ SI, thông tin về truy cập có điều kiện CA và thông tin kênh dữ liệu nhanh
FIDC. FIC được truyền đi với độ bảo vệ cao và không thực hiện kỹ thuật trải tín hiệu theo thời gian.
Hình 1. 16: Cấu trúc kênh thông tin nhanh FIC
Phần kênh dịch vụ chính MSC là chuỗi các khung dữ liệu được xử lý theo thời gian CIF.
Mỗi CIF chứa 55296 bit, mỗi CIF có 864 CU được đánh số từ 0 đến 863. MSC được chia
thành các kênh phụ, mỗi kênh phụ chiếm giữ một số nhất định các CU, mỗi CU chỉ sử dụng cho một kênh phụ.
MSC truyền dữ liệu theo 2 chế độ: truyền dẫn theo kiểu dòng dữ liệu và kiểu đóng gói.
Kiểu dòng dữ liệu thì tốc độ bit không đổi đối với mỗi kênh phụ, kiểu đóng gói áp dụng cho
trường hợp kênh phụ truyền đi thành phần của nhiều dịch vụ. lOMoARcPSD| 10435767
Khung DAB cho chế độ 2 có cấu trúc đơn giản nhất. Khung có độ dài 24ms, 2 symbol đầu
là dành cho đồng bộ, 3 symbol tiếp theo là các FIC mang thông tin về cấu trúc ghép, truyền
dẫn, 72 symbol còn lại là các MSC mang tin.
Các symbol OFDM trong khung DAB cho chế độ 2 có thời gian truyền là Ts= 312µs. Riêng
symbol đầu tiên gọi là symbol null có thời gian truyền là 324 µs được dùng cho đồng bộ. Tín
hiệu được thiết lập bằng 0 ( hoặc gần bằng 0) trong suốt thời gian này để chỉ thị bắt đầu
khung. Hai symbol OFDM tiếp theo của SC là các TFPR.
Mỗi symbol OFDM mang 384 symbol DQPSK tương ứng với 768bit. 3 symbol OFDM của
FIC mang 2304bit. 72 symbol OFDM của MSC mang 55296bit. Như vậy tốc độ dữ liệu tương ứng là 2.304Mbits
Khung DAB của chế độ 1 và 4 là giống nhau. Thời gian truyền của 2 khung lần lượt là
48ms, 96ms do số symbol trong các khung này gấp 2 và 4 lần khung DAB ở chế độ 2. Số bit
trong FIC và MSC cũng tăng tương ứng gấp 2 và gấp 4 so với khung DAB chế độ 2. Như vậy
tốc độ của khung DAB là không thay đổi.
Khung DAB chế độ 3 có thời gian truyền là 24ms. 8 symbol OFDM mang FIC, 144 symbol
OFDM mang MSC. Tốc độ dữ liệu của FIC gấp 4/3 so với các chế độ khác. MSC luôn có cùng tốc độ. Bước Sử Khoảng Khoảng Phạm vi Symbol Độ dài Chế sóng
dụng cách ký thời tần số COFDM gian khung độ mang cho hiệu( ) bảo vệ( ) Băng III 96ms; 1 1536 SFN 1000 246 1 (VHF) 76symbol Băng L 24ms; 4 384 MFN 250 62 2 (<1,5 GHz) 76symbol Băng L Vệ 24ms; 8 192 125 31 3 (< 3GHz) tinh 152symbol Băng L 48ms; 2 768 SFN 500 123 4 (<1,5GHz) 76symbol
Bảng 1. 2: Bảng tổng hợp các chế độ truyền dẫn của DAB
1.2.2.3 Máy phát thanh số chuẩn DAB
Tiêu chuẩn này do EBU của Châu Âu đưa ra và năm 1992 được ITU công nhận là tiêu chuẩn
cho phát thanh số. Hệ thống làm việc ở dải tần số từ 30 MHz đến 3 GHz. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 1. 17: Sơ đồ máy phát thanh số chuẩn DAB
a. Khối mã hóa nguồn
 Thực hiện xử lý tín hiệu âm thanh số theo chuẩn nén MPEG-1 Layer-2 và MPEG-2
Layer-2, tốc độ bit có thể thay đổi từ 8 Kps đến 384 Kbps.
 Truyền dữ liệu: có thể truyền các luồng data riêng biệt hoặc đóng gói.
 Truyền các dữ liệu liên quan đến chương trình PAD bằng cách gắn vào luồng dữ liệu
âm thanh. Tốc độ thấp nhất là 667bps và có thể thay đổi theo mã tín hiệu âm thanh được sử dụng.
 Truy cập dữ liệu có điều kiện CA phục vụ cho các mục đích thương mại.
 Truyền thông tin dịch vụ SI: Thông tin giúp cho người sử dụng lựa chọn chương trình.
Ngoài ra SI còn liên kết với các dịch vụ trong phạm vi cùng một kênh tín hiệu tổng
hợp và các dịch vụ của các tín hiệu tổng hợp (Esemble) khác, đồng thời có thể liên kết
với các nhà cùng cấp dịch vụ trên FM hoặc AM.
b. Mã hoá kênh
Dữ liệu của chương trình được trải ra, sắp xếp theo mã và chèn theo thời gian. Để trải dữ liệu
ra thành các chuỗi bít ngẫu nhiên mang nội dung tương ứng cần có dữ liệu sắp xếp tín hiệu
DAB. Mã sắp xếp thực hiện xử lý bằng cách đưa thêm các dữ liệu phụ giúp cho máy thu nhận
biết và loại trừ tốt các sai sót do truyền dẫn. Đối với tín hiệu âm thanh, một vài thành phần
trong khung âm thanh ít bị ảnh hưởng bởi sai lỗi truyền dẫn hơn các thành phần khác cho nên
có thể giảm số lượng dữ liệu phụ. Chế độ này gọi là chống sai lỗi không cân bằng – Unequal Error Protection (UEP).
c. Điều chế OFDM
Sử dụng phương thức điều chế OFDM yêu cầu việc truyền dẫn dữ liệu với tốc độ cao phù
hợp cho các máy thu di động, xách tay và cố định, đặc biệt là trong môi trường truyền sóng
phức tạp. Kiểu điều chế này được thực hiện bằng cách chia thông tin ra thành nhiều khoảng
nhỏ, sử dụng sóng mang riêng biệt để mã hoá, sau đó đưa chúng vào kênh truyền dẫn. lOMoARcPSD| 10435767
1.2.2.4 Máy thu thanh số chuẩn DAB
Tín hiệu DAB từ anten vào được xử lý trong khối mạch vào, lọc và trộn với tần số
trung gian hoặc trực tiếp biến đổi về băng gốc. Tín hiệu băng gốc này sau đó được giải điều
chế OFDM bằng cách dùng kỹ thuật FFT. Mỗi sóng mang con sau đó được giải điều chế
DQPSK và giải sắp xếp trong miền tần số và thời gian. Khối giải mã kênh thực hiện giải mã
Viterbi, loại bỏ các mã dư thừa đã thêm vào tại phía phát để giảm lỗi trên đường truyền. Sau
khi tín hiệu audio được đưa đến khối giải mã audio, dữ liệu được đưa đến khối giải mã dữ liệu.
Hình 1.18: Sơ đồ khối máy thu thanh số chuẩn DAB
1.2.3 Các chuẩn phát thanh số
Hiện nay trên thế giới đang cùng tồn tại một số tiêu chuẩn về phát thanh số. Các tiêu chuẩn
này đều được công nhận là chuẩn quốc tế.
 EUREKA 147 Digital Audio Broadcasting (DAB).
 Digital Radio Mondiale (DRM).  IBOC.  ISDB – T (Japan).
1.2.3.1 Phát thanh số DRM (Digital Radio Mondiale)
Năm 2000, chuẩn DRM được viện ETSI phát triển dùng cho các dải băng tần từ 30KHz –
30MHz cho sóng trung và sóng ngắn. Phương thức điều chế: COFDM, kỹ thuật mã hóa âm
thanh kiểu MPEG- 4AAC, tốc độ bit xấp xỉ 10-20Kb/s.
Dưới đây là sơ đồ khối máy phát thanh số theo tiêu chuẩn DRM. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 1. 19: Sơ đồ khối máy phát thanh số theo tiêu chuẩn DRM
Cấu trúc khung tín hiệu DRM gồm:
 MSC: kênh dịch vụ chính (điều chế 16 QAM, 64 QAM)
 FAC: kênh thông tin nhanh (QPSK)
 SDC: kênh dịch vụ (QPSK/16QAM)
Hình 1. 20: Cấu trúc khung, siêu khung tín hiệu DRM
1.2.3.2 Phát thanh số chuẩn DMB (Digital Multimedia Broadcasting)
DMB là phương thức truyền hình ảnh đa phương tiện, radio, Internet và truyền hình
đến các thiết bị di động thông qua hệ thống radio số. Nó có thể truyền qua cả DMB-S và DMB-T.
DMB được giới thiệu ở Hàn Quốc vào năm 2005. Nó có thể hoạt động trên băng tần VHF và UHF.
DMB được thiết kế để cung cấp dịch vụ đa phương tiện nhắm đến đối tượng khách hàng di
động. Với hệ thống DMB, khách hàng có thể thu được các chương trình truyền hình, phát
thanh và các dịch vụ dữ liệu khác khi di chuyển với tốc độ cao như trên ôtô, tầu hoả, xe
điện…Do được phát triển từ hệ thống phát thanh số E147 nên việc thiết lập hệ thống DRM lOMoARcPSD| 10435767
tương đối đơn giản, chỉ cần bổ xung thêm thiết bị mã hoá video và hệ thống thiết bị phát thanh số E147 hiện có.
Hình 1.21: Sơ đồ khối hệ thống DMB (E147)
Với sự phát triển nhanh chóng của điện thoại di động và máy tính cá nhân, người ta hy vọng
rằng phát thanh số với công nghệ DMB sẽ có điều kiện phát triển nhanh chóng.
1.2.3.3 Chuẩn IN- BAND/ON- CHANNEL (IBOC)
IBOC là phương thức lai ghép giữa truyền tín hiệu radio số và tín hiệu radio analog đồng
thời trên phổ tần của analog. IBOC xuất phát từ Mỹ và hiện đang được thử nghiệm tại một số vùng của Châu Âu.
Quy định mới nhất của IBOC, áp dụng chuẩn nén MPEG- 2AAC. Đối với băng FM
• IBOC cho phép trên cùng một tần số phát đồng thời chương trình Audio số và Audio tương tự.
• Tốc độ mã âm thanh 96kbps hoặc 128 kbps.
• Kỹ thuật điều chế OFDM.
• Tốc độ truyền dữ liệu > 64 Kbps trong đó:
Với dữ liệu liên quan đến chương trình (PAD) là 8 kbps.
- Dữ liệu phụ: Bị giới hạn bởi quá trình mã hoá Audio là từ 2 đến 32 kbps.
- Dữ liệu chuẩn đưa vào là 64 Kbps (Dữ liệu được phân bổ).
Đối với băng AM
• Băng tần với dải thông của RF 30KHz.
• Tốc độ mã Audio 48-32-16 Kbps.
Vấn đề của IBOC phải giải quyết là giao thoa giữa các thành phần với tín hiệu Radio. lOMoARcPSD| 10435767
Khi giải quyết vấn đề giao thoa tín hiệu, phổ tần số 18Khz (20Khz) đối với AM và 200Khz
đối với FM của phát thanh tương tự hiện nay là không thích hợp. Tuy nhiên hệ thống Next –
generation IBOC sử dụng thủ thuật xử lý theo thời gian “ Time diversity” để đạt được tính
thích hợp với phổ tần đã quy định của tương tự. Điều này tăng khả năng khắc phục sự tác
động qua lại giữa các thành phần tín hiệu và sự tắc nghẽn khi truyền tín hiệu trong một khoảng
thời gian ngắn từ 1-5s. USADR sử dụng “Time diversity” cho chèn mã sửa sai nhằm loại trừ
khả năng giao thoa của tín hiệu Audio.
Mặt khác khi phát đồng thời cả analog và digital sẽ có sự hỗ trợ giống như “Time diversity”
đó là: nếu chương trình digital có lỗi thì máy thu có thể lấy tín hiệu âm thanh của chương trình
analog chèn vào do đó sẽ không xảy ra mất tín hiệu.
Hiện tại IBOC đang có ưu thế ở băng tần FM.
1.2.3.4 BST - OFDM ISDB (Japan)
ISDB bắt nguồn từ phòng thí nghiệm nghiên cứu kỹ thuật và khoa học NHK ở Nhật. Hệ
thống này được cấu hình cho việc truyền hình ảnh, âm thanh và các dịch vụ đa phương tiện
qua vệ tinh và mặt đất. Với hệ thống ISDB mặt đất (ISDB-T) điểm quan trọng nhất là có thể
thu di động trong mạng SFN bằng cách áp dụng điều chế OFDM.
Để phối hợp hoạt động giữa phát thanh, truyền hình số và mạng viễn thông, Nhật đã đưa ra
giao diện trao đổi dữ liệu theo chuẩn MPEG - 2 để dồn kênh tín hiệu, đặc biệt sử dụng điều
chế OFDM với kiểu điều chế số QPSK, DQPSK, 16 QAM và 64QAM.
Tín hiệu truyền dẫn được tổ chức vào một số nhóm trong khối OFDM (Gọi là “Segment”
có dải thông 432 KHz). Các tín hiệu đồng bộ và các thông số truyền dẫn như dạng điều chế
và xác định lỗi có thể chỉ ra từng segment cho mỗi nhóm segment OFDM, vì vậy nó có thể
đạt tới 4 mức phân cấp (Layer) khác nhau cho việc thiết kế trong kênh.
Hệ thống này với các chức năng đã được giới thiệu nhằm đảm bảo các dịch vụ phát thanh,
truyền hình linh hoạt thể hiện như sau:
• Có thể phát truyền hình có độ phân giải cao.
• Cung cấp các dịch vụ đa phương tiện và các dịch vụ liên kết.
• Có thể sử dụng thiết bị thu di động với chất lượng âm thanh, hình ảnh và dữ liệu cao.
• Nhờ các Layers mà việc truyền dẫn các tín hiệu có thể thực hiện đồng thời trên 1 kênh
phục vụ cho các thiết bị thu di động và cố định.
Hệ thống được khuyến nghị này đưa ra dải thông chuẩn là 5,6 MHz và thêm một vùng
432KHz, nên tổng cộng là 6 MHz. Tuy nhiên, nó có thể kéo dài tới 7 đến 8 MHz mà không
gặp bất kỳ khó khăn gì vì khi đó chỉ việc thêm các segment. lOMoARcPSD| 10435767
1.2.3.5 So sánh giữa các chuẩn
 Chất lượng tín hiệu: Chuẩn DAB có hiệu quả cho thu di động, đặc biệt ở tốc độ, chuẩn
DRM, HD-Radio sẽ phù hợp đối với các dịch vụ sóng ngắn, sóng trung.
 Khả năng phục vụ: Tiêu chuẩn DAB có ưu điểm về số lượng chương trình phát trên
một kênh, khả năng truyền dữ liệu và cung cấp các dịch vụ gia tăng, trong khi đó tiêu
chuẩn DRM, HD-Radio ưu việt hơn các tiêu chuẩn khác ở khả năng tận dụng cơ sở hạ tầng.
 Hiệu quả phổ tần số: Tiêu chuẩn DRM, HD-Radio cho phép tận dụng toàn bộ phổ tần
số hiện đã giành cho phát thanh, Tiêu chuẩn E 147 yêu cầu phân bổ phổ tần mới cho
dịch vụ phát thanh - băng III VHF và băng L.
 Khả năng phủ sóng: Hệ thống DRM, HD-Radio phủ sóng tốt cho những vùng rộng
lớn, địa hình phức tạp, đối với các địa hình phức tạp, tiêu chuẩn DAB không thể phủ
sóng tốt, DAB phù hợp vùng đồng băng tập trung đông dân cư.
 Hiệu quả kinh tế: Xét về ngắn hạn DRM, HD-Radio hiệu quả hơn do tận dụng được
cơ sở hạ tầng, tuy nhiên xét về lâu dài DAB hiệu quả hơn.
 Như vậy, không có tiêu chuẩn nào chiếm ưu thế tuyệt đối, xu hướng các nước chấp
nhận sự đa dạng tiêu chuẩn công nghệ, do mỗi tiêu chuẩn có những ưu điểm riêng tùy
theo mục đích, đối tượng và yêu cầu sử dụng.
1.3 Kết luận chương 1
Chương 1 đã trình bày các nội dụng cơ bản về kỹ thuật phát thanh tương tự và phát
thanh số. Trong đó, phần kỹ thuật phát thanh tương tự AM và FM được trình bày với những
lý thuyết cơ bản về điều chế AM, FM và các hệ thống thu phát thanh AM, FM. Phần phát
thanh số giới thiệu các đặc điểm kỹ thuật cơ bản như OFDM, COFDM, mã hóa kênh và các
hệ thống phát thanh số như EUREKA 147, DRM, DMB,...
Ôn tập chương 1
1. Phân tích ưu nhược điểm của phát thanh số so với phát thanh analog.
2. Vẽ sơ đồ phát/thu và trình bày chức năng các thành phần của hệ thống phát thanh số chuẩn DAB
3. Một máy phát thanh FM phát đi tín hiệu với fd= 60kHz và fm(max) = 15kHz. Nếu biên độ
của sóng mang là 25V, xác định số lượng các thành phần tần số biên để đảm bảo 98%
công suất tập trung ở tần số sóng mang và các thành phần tần số biên. Vẽ biểu diễn phổ
của tín hiệu điều chế nói trên và xác định băng tần yêu cầu?
4. Một tín hiệu AM có biên độ 30V, tần số 120 kHz và được điều chế bởi một tín hiệu hình
sin 10 kHz với hệ số điều chế (m) 90%. Vẽ biểu diễn phổ của tín hiệu điều chế nói trên.
Xác định băng tần yêu cầu. Tính toán các công suất liên quan tương ứng với tải 50 ohm? lOMoARcPSD| 10435767
CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TỰ
2.1 Giới thiệu
Truyền hình có nghĩa là “nhìn ở xa”. Quá trình quảng bá này được thực hiện khi các giá trị
ánh sáng trong một “cảnh” được chuyển đổi bởi máy quay phim (camera) thành các tín hiệu
điện thay đổi tương ứng. Những thay đổi ở dạng điện áp hoặc dòng điện này hình thành nên
tín hiệu video. Cảnh quay dưới dạng tín hiệu video sẽ được truyền đến máy thu. Ở máy thu,
tín hiệu video sẽ được tập hợp trở thành hình ảnh trên màn hình của ống màn hình tivi. Hình
ảnh có thể là màu đen-trắng hoặc ảnh màu. Hình 2.1 minh họa các thành phần của một ống màn hình màu.
Hình 2. 1: Hình ảnh được tái tạo trên màn hình quang của màn hình màu; Ba chùm electron được
sử dụng là đỏ- xanh lá cây- xanh lam (R-G-B)
Vào thời điểm truyền hình phát triển, phát thanh, dĩ nhiên đã tồn tại, nhưng chỉ với âm thanh.
Truyền hình đã được phát triển để trình chiếu các hình ảnh giải trí và các chương trình thời
sự. Cả phát thanh và truyền hình là hai ví dụ điển hình của truyền thông không dây.
Phát thanh và truyền hình thương mại vẫn còn quan trọng, nhưng đến ngày nay, cũng có
thêm nhiều dịch vụ mới xuất hiện. Ví dụ như truyền hình cáp, máy ghi video (VCR), truyền
hình vệ tinh, video games, đĩa video, rạp hát tại nhà, và cuối cùng nhưng không kém hơn, đó
là màn hình máy tính. Tất cả các ví dụ trên đều sử dụng nguyên lý cơ bản của tín hiệu video.
2.1.1 Tín hiệu video và tín hiệu truyền hình quảng bá
Có rất nhiều ứng dụng cho âm thanh, video, truyền hình, và tín hiệu radio. Video là một từ
tiếng Latin có nghĩa là "tôi thấy". Tương tự như vậy, âm thanh có nghĩa là "tôi nghe thấy".
Video tương ứng với ánh sáng còn âm thanh tương ứng với tiếng động. Sự so sánh này được
minh họa trong Hình 2.2. Với hệ thống âm thanh cụ thể hơn trong hình 2.2a, microphone biến
đổi sóng âm thanh tương ứng thành tín hiệu điện. Loa nhận được tín hiệu âm thanh của các
thiết bị đầu vào, hoặc kết nối trực tiếp như một phần của một hệ thống truyền thanh không
dây. Sau đó, loa phát lại âm thanh gốc (như chúng ta sẽ nghe nó ở micro). lOMoARcPSD| 10435767
Trong hình 2.2b, Máy thu video chuyển đổi ánh sáng đầu vào thành các tín hiệu video.
Máy quay ghi lại video và Micro thu lại tiếng. Tại đầu cuối của hệ thống video, máy phát
hình chuyển đổi điện tín hiệu video từ đầu vào thành ánh sáng tại đầu ra. Các thông tin
video được tái tạo trên màn hình của máy phát (như cảnh chúng ta thấy khi thu hình).
Hình 2.2: Phương thức sử dụng âm thanh hình ảnh ở tín hiệu điện
(a) Tín hiệu âm thanh; (b) Tín hiệu hình ảnh
Bởi vì một hình ảnh truyền hình vốn có dạng được ghép lại nên nó có thể bị phá vỡ, trôi
theo chiều ngang, hoặc cuộn theo chiều dọc trên màn hình. Chỉ khi các cấu trúc điểm và dòng
chính xác, chúng ta mới có thể thấy một hình ảnh hoàn chỉnh, ổn định.
VIDEO KHÁC GÌ VỚI ÂM THANH
Trong video, mỗi hình ảnh sáng cho một vùng nhỏ đã được chuyển đổi thành tín hiệu điện
tại thời gian xác định. Sau đó, các tín hiệu video được tạo ra bởi ống máy quay bao gồm các
biến thể tuần tự theo thời gian cho các khu vực khác nhau. Do đó, việc quét là cần thiết trên
toàn bộ hình ảnh theo từng điểm một. Nó quét từ trái sang phải theo từng dòng, từ trên xuống
dưới. Quá trình quét rất nhanh, mỗi đường ngang chỉ mất 63,5 micro giây (µs). Do sự biến
đổi nhanh chóng, các tín hiệu video có tần số cao, lên đến khoảng 4 MHz.
Hơn nữa, các thủ tục quét yêu cầu các xung đồng bộ được sử dụng cùng với các tín hiệu
video, theo thứ tự thời gian quét tại phía phát và phía thu video. Tại các ống hình ảnh, từng
vùng nhỏ của ánh sáng và màu sắc, được tập hợp lại ở vị trí chính xác để tạo ra hình ảnh hoàn chỉnh.
TÍN HIỆU BĂNG GỐC VIDEO VÀ ÂM THANH
Đối với tín hiệu video hoặc tín hiệu âm thanh, phạm vi tần số biến thiên được gọi là băng
gốc. Các tần số tương ứng với các thông tin hình ảnh hay âm thanh mong muốn, mà không
cần phức tạp hơn (như mã hóa cho các hàm đặc biệt, hoặc điều chế cần thiết cho phát quảng bá các tín hiệu). lOMoARcPSD| 10435767
Trong các hệ thống âm thanh, các tần số băng gốc từ 20 đến 20.000 Hertz (Hz), mặc dù
khoảng 50 đến 15.000 Hz được sử dụng cho âm thanh phát sóng.
Trong các hệ thống video, các tần số băng gốc trong phạm vi tần số từ 0 Hz đến 4 MHz.
Tín hiệu âm thanh băng gốc có thể được kết nối với loa để tạo âm thanh mong muốn.
Tương tự như vậy, tín hiệu video băng gốc có thể được đưa vào một ống hình ảnh để tạo
lại hình ảnh mong muốn.
Lý do cho việc chuyển đổi thông tin âm thanh và hình ảnh thành tín hiệu điện băng
gốc là vì tín hiệu âm thanh và video có thể được khuếch đại không giới hạn. Hơn nữa, xử
lý tín hiệu bằng mạch điện tử là dễ dàng và thuận tiện cho nhiều mục đích khác nhau. Lý
do cho điều chế là để phát sóng tín hiệu băng gốc.
CÁC TÍN HIỆU PHÁT THANH
Trong truyền dẫn radio không dây (phát thanh), tín hiệu âm thanh băng gốc được sử dụng
để điều chế tần số sóng mang radio (RF). Điều chế là cần thiết bởi vì các tần số âm thanh quá
thấp cho việc bức xạ hiệu quả. Hơn nữa, nhà cung cấp dịch vụ khác nhau sử dụng các tần số
khác nhau cho các trạm khác nhau. Máy thu có thể được điều chỉnh cho mỗi tần số sóng mang
khác nhau. Tại máy thu, tín hiệu RF được giải điều chế để khôi phục lại thông tin âm thanh ban đầu.
CÁC TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH
Ý tưởng về phát tín hiệu trong truyền hình cũng tương tự như trong phát thanh. Tín hiệu
video băng gốc được điều chế với một sóng mang tần số cao để cung cấp cho truyền dẫn
không dây. Tại máy thu, bộ tách video khôi phục các tín hiệu video gốc. Phát sóng truyền
hình rất giống phát thanh, ngoại trừ việc điều chế video được sử dụng cho các tín hiệu hình
ảnh còn tín hiệu âm thanh cũng được truyền tải trên một sóng mang riêng biệt.
Tất cả các hệ thống này đòi hỏi các sóng vô tuyến điện từ để truyền. Khi phát sóng truyền
hình, điều chế biên độ (AM) được sử dụng cho các tín hiệu hình ảnh, điều chế tần số (FM)
được sử dụng cho các tín hiệu âm thanh. Các anten truyền phát sóng truyền hình theo phân
cực ngang. Do đó các anten tại máy thu truyền hình cũng nên theo phân cực ngang để việc
nhận tín hiệu đạt hiệu quả tối đa.
2.1.2 Truyền hình quảng bá
2.1.2.1 Hệ thống truyền hình quảng bá
Khái niệm quảng bá (Broadcast) có nghĩa là gửi đi theo tất cả mọi hướng. Theo hình 2.3,
các anten truyền bức xạ sóng điện từ có thể được thu bởi anten thu. Máy phát hình có hai chức
năng: truyền âm thanh và hình ảnh. Hai tín hiệu hình ảnh AM và tiếng FM được phát từ anten
phát xạ thường. Khu vực phục vụ khoảng 75 dặm (121 km) theo mọi hướng từ máy phát.
Phạm vi này do đặc tính lan truyền của sóng vô tuyến VHF và UHF quyết định. lOMoARcPSD| 10435767
Trong truyền tải hình ảnh, đèn thu hình (camera tube) chuyển đổi hình ảnh ánh sáng thành
tín hiệu video. Các đèn thu hình là một ống tia âm cực (CRT) với một tấm hình quang điện
và súng bắn tia điện tử gắn trong lớp vỏ thủy tinh chân không. Một loại phổ biến là đèn thu
hình vidicon, minh họa trên hình 2.4a. Về cơ bản, đèn thu hình có một ảnh quang của hình
ảnh trên tấm quang điện của nó, hình ảnh này được quét theo hàng ngang bởi chùm electron.
Quá trình quét thực hiện từ trái sang phải và từ trên xuống dưới, được quan sát bởi camera.
Phải mất 54 giây để quét toàn bộ khung hình, bao gồm tổng cộng 525 dòng quét.
Hình 2.3: Sơ đồ khối của hệ thống truyền hình vô tuyến
Trong trường hợp này, như với hầu hết các ứng dụng khác, một thiết bị thay thế chất bán
dẫn đã thay thế đèn thu hình. Các bộ chuyển đổi chất bán dẫn hiện nay đang được sử dụng
trong các máy quay video và máy quay phim được biết đến như một dụng cụ ghép điện tích CCD (Charge-Coupled Device).
Các thiết bị này hoạt động ở điện áp thấp, trọng lượng nhỏ, hiệu năng tốt và cực kỳ nhẹ.
Một bộ chuyển đổi có hàng trăm nghìn điểm ảnh (các phần tử hình ảnh) tạo ra tín hiệu video
đầu ra với độ phân giải cao. Một camera nhận thiết bị CCD điển hình - minh họa trên hình
2.4b. Đầu ra của những bộ phận thu này là sự nối tiếp của những thay đổi về điện – tín hiệu
của video – tương ứng với thông tin bức ảnh. Tín hiệu video được khuếch đại và các xung
đồng bộ được thêm vào. Điều chế biên độ của sóng mang hình ảnh tạo ra tín hiệu ảnh AM. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 2.4: Ống Vidicon máy quay - Độ dài 6 inch (152,4mm)
Anten thu chặn hai tín hiệu sóng mang âm thanh và hình ảnh. Tín hiệu được khuếch đại sau
đó giải điều chế để lấy lại tín hiệu điều chế ban đầu. Đầu ra bộ tách sóng video bao gồm tín
hiệu video cần thiết để tái tạo lại hình ảnh.
Hình 2.5: Thiết bị cảm biến liên kết điện tích CCD được thay thế cho các thiết bị phân tích ảnh
Tín hiệu video sau giải điều chế được khuếch đại đủ để điều khiển lưới catôt của màn hình.
Trên hình 2.5, màn hình tương tự với CRT được dùng trong máy hiện sóng. Các tấm mặt kính
ở phía trước có một lớp huỳnh quang phủ bên trong bề mặt của nó. Phần cổ hẹp có chứa súng
điện tử. Khi chùm electron va đập vào màn hình photpho, ánh sáng được phát ra. Trong trường
hợp của màn hình đèn ống màu, có ba súng điện tử để tạo ra ánh sáng đỏ, lục và lam.
Giả sử rằng điện áp tín hiệu video làm điện áp lưới điều khiển catôt bớt âm. Sau đó dòng
điện chùm tăng lên làm cho vị trí của ánh sáng sáng hơn. Ánh sáng đầu ra cực đại là đỉnh trắng trong hình.
Với trường hợp ngược lại, điện áp âm làm giảm chùm dòng điện và độ sáng nhiều hơn. Khi
lưới điện áp đủ âm để tắt chùm dòng điện, không có ánh sáng ở đầu ra. Giá trị này tương ứng
với màu đen trên màn hình. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 2.6: Màn hình CRT điển hình, ống phóng chùm tia điện tử ở gần cổ màn hình; Có 3 màu bắt
buộc là Đỏ, Xanh lá cây, Xanh lam
Sơ đồ khối trên hình 2.3 minh họa một hệ thống đơn sắc. Trong ti vi màu, một camera màu
và một đèn hình màu được sử dụng. Camera màu cung cấp tín hiệu video cho tín hiệu hình
ảnh đỏ, lục, lam. Tương tự, đèn hình màu tái tạo hình ảnh đỏ, lục, lam với tất cả sự pha trộn
màu sắc của nó, bao gồm cả màu trắng.
2.1.2.2. Các kênh truyền hình quảng bá
Truyền hình sử dụng một dải tần số nhất định để thực hiện phát quảng bá. Mỗi chương
trình được truyền trên một kênh, mỗi kênh xác định một khoảng tần số nhất định trong dải
tần quy định. Các dải tần từng kênh phải phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế và sự phân chia của từng quốc gia.
Dải tần dành cho truyền hình quảng bá từ 47MHz đến 900MHz. Toàn bộ dải được chia
thành băng tần UHF và VHF. Băng tần VHF có tần số từ 30 300MHz, Băng tần UHF có tần số từ 300 3000MHz.
Các băng tần này được chia thành các kênh theo thứ tự nhất định. Mỗi kênh có độ rộng đủ
lớn để truyền được một chương trình truyền hình. Bảng 2.1 (Phụ lục A) phân bố kênh theo
tiêu chuẩn OIRT (tiêu chuẩn truyền hình đen trắng). lOMoARcPSD| 10435767
Hình 2.7:Kênh truyền hình theo tiêu chuẩn FCC
Theo tiêu chuẩn OIRT dải tần dùng cho truyền hình quảng bá là từ 48MHz đến
960MHz, được chia làm 5 dải băng tần được đánh số I, II, III, IV, V. Dải tần từng băng như sau: • Dải băng I: 48 64 MHz.
• Dải băng II: 76 100 MHz.
• Dải băng III: 174 230 MHz.
• Dải băng IV: 470 606 MHz. Dải băng V: 606 958 MHz.
Dải thông mỗi kênh là 8 MHz, khoảng cách giữa tải tần hình và tải tần tiếng là 6,5 MHz.
Bảng 2.2 (Phụ lục A) phân bố kênh theo tiêu chuẩn CCIR. Độ rộng mỗi kênh là 7MHz,
khoảng cách tải tần hình và tải tần tiếng là 5,6MHz.
Hình 2.6 là đặc tuyến biên độ tần số của một kênh truyền hình theo tiêu chuẩn FCC. Dải
thông mỗi kênh là 6MHz, khoảng cách tải tần hình và tải tần tiếng là 4,5MHz. Tần số sóng
mang hình cách giới hạn dưới của kênh là 1,25MHz.
Sóng mang hình được điều chế biên độ bởi tín hiệu hình. Sóng mang tiếng được thực hiện
điều tần. Công suất phát tiếng bằng khoảng 10 đến 20% công suất phát hình. lOMoARcPSD| 10435767
2.1.3 Hoạt động của studio truyền hình
Trong những ngày đầu của truyền hình, hầu hết các chương trình “trực tiếp”, và mỗi đài
phát sử dụng một phòng thu để tạo ra chương trình riêng của mình. Mạng lưới cung cấp dữ
liệu là nguồn cung cấp các chương trình bao gồm các khu vực khác nhau ngoài quốc gia.
Các mạng lớn ngày nay Đài phát thanh truyền hình Columbia (CBS), Đài phát thanh truyền
hình Mỹ (ABC), Đài phát thanh truyền hình quốc gia (NBC), và Fox (FOX) (cùng với nhiều
đài đặc biệt tham gia & dịch vụ cáp).
Sự phân bố của mạng chương trình có thể được quản lý theo nhiều cách. Gửi tín hiệu qua
kết nối đồng (các đường dây của công ty điện thoại) là một phương thức và các đường dẫn
viba là một phương thức khác. Nhiều Đài nhận được nguồn cấp dữ liệu mạng lưới của họ
thông qua vệ tinh ở Hình 2.7. Chú ý rằng các đài có một số anten thu vệ tinh, bắt được tín
hiệu từ các vệ tinh khác nhau (chi tiết về truyền hình vệ tinh sẽ được đề cập ở những nội dung sau).
Hình 2.8: Nguồn cấp dữ liệu vệ tinh
ĐƯỜNG TRUYỀN PHÁT (Studio Transmitter Link)
Thông thường tại nhà đài nơi bắt nguồn các tín hiệu hình ảnh và âm thanh và các máy thu
băng được đặt nằm giữa một khu vực thuận tiện cho những người sản xuất chương trình.
Hoặc chương trình có thể phát sinh bên ngoài nhà Đài. Ngược lại, máy phát đặt tại các vị trí
cao, thường là ở tòa nhà cao nhất, hoặc trên một tòa tháp có thể cao hơn 1000 feet. Đôi khi
tháp sẽ được đặt trên một đỉnh núi hoặc một điểm cao trong khu vực, tránh xa các tòa nhà cao tầng và sân bay.
Tín hiệu hình ảnh và âm thanh băng cơ sở được gửi đến máy phát bởi các đường truyền
viba hoặc bằng hệ thống cáp băng rộng được cung cấp bởi điện thoại nội hạt. Đường truyền
cáp quang là một phương pháp tốt nhất cho việc cung cấp các tín hiệu. Trong nhiều trường
hợp máy phát có liên kết viba riêng, đó là STL. Máy phát sử dụng anten viba, thiết đặt tại nhà
Đài và địa điểm phát. Các anten viba trên cột thu ở Hình 2.8 phục vụ mục đích này. Hệ thống
STL hoạt động ở các băng tần 2 và 12 GHz, được chỉ định cho các nhà đài bởi FCC. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 2.9: Anten chảo sóng cực ngắn (viba) được sử dụng để truyền tải; Tháp anten có độ cao vài trăm feet
THU THẬP TIN TỨC ĐIỆN TỬ (Electronic News Gathering)
Khi máy ghi băng hình (VCR) đã được nâng cấp để đáp ứng yêu cầu phát sóng tối thiểu,
hệ thống thu thập tin tức điện tử phát triển. Nó bao gồm một máy quay phim xách tay (máy
quay TV và VCR). Máy quay này được thiết kế nhỏ gọn. Chiếc máy ảnh này hoạt động từ
nguồn pin lưu trữ. Hệ thống nguồn đưa tới vị trí của máy quay xách tay. Các tín hiệu từ các
đơn vị ENG có thể dùng ngay lập tức. Băng này có thể được chuyển giao cho nhà Đài để phát
lại sau, hoặc tín hiệu hình ảnh, âm thanh có thể được chuyển tiếp bởi một đường truyền viba
để cho phủ sóng trực tiếp. Một số hệ thống kỹ thuật số được sử dụng với một máy tính (máy
tính cá nhân) và một modem để gửi video trở lại phòng thu. Trong tương lai gần, lĩnh vực này
sẽ là đơn vị kỹ thuật số "không băng".
EFP– Electronic Field Production
Hệ thống EFP giống như ứng dụng của ENG, cùng một loại nhỏ gọn, thiết bị quay xách
tay.Tuy nhiên, mục đích của EFP là để tạo ra một chương trình giải trí tại địa điểm khác nhau
ngoài phòng thu. Hai ví dụ sẽ là một chương trình tài liệu hoặc một cuộc phỏng vấn tại nhà của một ai đó.
CHUYỂN MẠCH VÀ TRỘN (Switching and Mixing)
Tất cả máy quay và băng video được khóa bởi một máy phát đồng bộ hóa, nên việc quét như
nhau cho tất cả các nguồn. Phương pháp này cho phép chuyển mạch điện tử giữa các chương
trình VTR (Video Tape Recorders), đường cung cấp dữ liệu, thiết bị cassette lưu trữ chương
trình quảng cáo. Không có sự xáo trộn khi bạn xe hình ảnh vởi vì chuyển mạch thực hiện
trong khoảng thời gian trống chuyển dọc. Màn hình có màu đen trong thời gian này, trong khi
truy hồi quét chùm tia điện tử từ dưới lên trên cùng của khung. Thời gian trống thẳng đứng
tương đối lâu, khoảng 1300 ps.
Trong một đài nhỏ, chuyển đổi được thực hiện bằng tay tại trung tâm điều khiển. Đối với
các hoạt động mạng lưới rộng lớn, mặc dù, chuyển đổi sẽ hoàn toàn được kiểm soát bởi máy
tính, ngay cả với việc chèn quảng cáo. Đó là thực tế phổ biến khi sử dụng một cặp máy phát
băng. Nếu một VTR lỗi, các thiết bị khác chuyển mạch tự động. lOMoARcPSD| 10435767
BIÊN TẬP ĐIỆN TỬ
Chuyển động ảnh của phim sẽ được thay đổi bằng máy, cắt phim và nối hai đầu ở phần
tiếp giáp khung. Tuy nhiên băng video không được biên tập bằng điện tử. Băng không bao
giờ được cắt vật lý, nó được chỉnh sửa điện tử bằng cách xóa và sau đó ghi lại trên một phân
đoạn cụ thể. Một máy VCR chỉnh sửa băng như trong hình 2.9. Giao diện điều khiển có thể
được đặt ở một nơi khác trong tòa nhà, hai máy ghi được điều khiển từ giao diện chỉnh sửa
này. Một máy chạy băng chứa dữ liệu cung cấp (nguồn). Máy ghi khác sẽ tạo ra các mối nối
điện tử. Biên tập điện tử cho phép có một chương trình hoàn chỉnh trên băng từ các phần của cuộn băng.
Hiệu ứng đồ họa đặc biệt, chẳng hạn như là mờ dần, chuyển đổi giữa các nguồn tín hiệu,
có thể được thực hiện bằng những phần riêng biệt của thiết bị được gọi là máy tạo hiệu ứng
đặc biệt (SEG – Special Effects Generators) hoặc bằng cách điều khiển dựa trên máy tính.
Hình 2.10: Máy biên tập điện tử
Một hiệu ứng đặc biệt khác, chroma keying, được xử lý bởi hệ thống máy tính. Máy tính
cho phép bạn chồng một người lên trên một cảnh khác. Ví dụ, giả sử rằng bạn muốn có một
nhạc sĩ trong một cánh đồng ngô thay vì trong phòng thu. Người biểu diễn đứng ở phía trước
của một nền màu xanh có độ bão hòa cao. Các tín hiệu video màu xanh từ ống thu hình có mô
hình chuyển đổi ở tất cả các điểm mà hình ảnh tiếp giáp nền màu xanh. Vì vậy, bạn có thể sử
dụng các mô hình chuyển đổi để chèn hình ảnh vào một cảnh khác. Một sử dụng phổ biến của
kỹ thuật này là ghép một người đưa ra dự báo thời tiết lên một hình ảnh vệ tinh cho thấy các
đám mây trên toàn quốc.
Máy chủ video đang nhanh chóng thay đổi hoạt động phòng thu. Nếu bạn đã làm việc
trong một văn phòng, bạn biết rằng trong hầu hết các mạng máy tính văn phòng, có hai
loại máy tính được sử dụng: các nút (các thiết bị đầu cuối máy tính khách hàng) và máy
chủ. Các nút là các máy tính khác nhau nằm rải rác khắp khu vực văn phòng, thường là
trên bàn làm việc của mọi người. Những nút được kết nối với máy chủ, mà là một máy
tính mạnh mẽ mà không chỉ nắm giữ các tập tin máy tính được chia sẻ bởi tất cả mọi người
trên mạng, mà còn điều khiển chuyển mạch và truyền tín hiệu giữa các máy tính kết nối vào mạng. lOMoARcPSD| 10435767
Trung tâm máy chủ video, được sử dụng trong phát thanh truyền hình, là đơn vị kiểm
soát trên một mạng lưới video. Máy chủ sẽ gửi tín hiệu video và âm thanh qua lại giữa
một số thiết bị khác nhau, so sánh, các nút, chẳng hạn như máy ghi băng, chuyển mạch,
máy tạo hiệu ứng đặc biệt, máy tạo nhân vật, và máy trộn. Một máy chủ kỹ thuật số điển
hình được hiển thị như trong hình 2.10.
Hình 2.11: Server video kỹ thuật số
Với mạng lưới video được sắp xếp đúng cách, một đài truyền hình sẽ đơn giản hóa đi rất
hiều hoạt động của mình. Ví dụ, họ có thể đặt một bản tin về không trung mà không cần có
người chạy băng, tạo nhân vật, màu sắc, hoặc bất kỳ loại thiết bi tương tự như thế. Sẽ có
không có băng bị mất hoặc bị hư hỏng. Một lợi thế nữa là những máy này yêu cầu bảo dưỡng
ít hơn so với các thiết bị máy trước đó.
Các đài phát giống như mạng lưới máy tính bởi vì các mạng lưới này được định dạng độc
lập với nhau. Vì vậy, dễ dàng như nhau, tín hiệu video ở bất kỳ định dạng nào sẽ được xử lý
(chằng hạn như truyền hình kỹ thuật số, HDTV). Bởi vì các nhà đài không muốn mua thiết bị
sẽ bị lỗi thời khi có những thay đổi công nghệ mới, máy chủ cung cấp một cách tuyệt vời quanh vấn đề này.
Máy chủ video không thể thay thế băng video hoàn toàn, nhưng chúng sẽ sớm tiếp quản
hầu hết các chức năng của băng video. Nhà đài có thể chỉnh sửa, sửa đổi, và lưu trữ lên đến
một giờ của âm thanh và video trong bộ nhớ máy tính của máy chủ (các mô hình sắp tới sẽ có
thể lưu trữ nhiều hơn, với giá thấp hơn). Lưu trữ và tính năng chỉnh sửa làm cho máy chủ
video lý tưởng cho các lĩnh vực sản xuất điện tử.Video có thể được bắn trên trang Web, thay
đổi nội dung trên trang web, và sau đó truyền trở lại phòng thu dưới hình thức thành phẩm,
sẵn sàng để phát sóng ngay lập tức.Việc truyền tải trở lại phòng thu có thể được xử lý không
chỉ bằng đường truyền viba, mà còn bởi đường dây điện thoại (tuy nhiên, đường truyền tải
điện thoại lại chậm hơn).
2.1.4 Quá trình phát triển của truyền hình quảng bá
Truyền hình bắt đầu từ năm 1945 khi FCC đăng ký băng tần VHF từ kênh 2 -13. Kênh 1
dùng phát quảng bá từ tần số 44 đến 50 MHz, nhưng bây giờ chúng đã được cho dịch vụ di
động, do có vấn đề với nhiễu. lOMoARcPSD| 10435767
Máy thu hình phổ biến đầu tiên là RCA 630 TS, được đưa ra thị trường từ năm 1946 và có
giá $400. Chúng sử dụng 30 đèn chân không, bao gồm cả một đèn ảnh đơn sắc cùng với màn hình 10 inch (Hình 2.11).
Hai mạch quan trọng được sử dụng trong bộ thu là bộ cung cấp điện áp cao quét ngược,
dùng cho đầu ra mạch ngang, và bộ chiều chỉnh tần số tự động (AFC) cho đồng bộ hóa việc
quét ngang. Những mạch này vẫn được sử dụng ngày nay.
Vì bộ cung cấp điện áp cao quét ngược được đặt ở Anốt của ống hình, và không có ánh
sáng trên màn hình cho đến khi mạch lệch ngang được ổn định. Trong các bộ thu hiện đại,
mạch ra ngang được cung cấp điện áp thấp. Lợi ích của chúng là sử dụng ít năng lượng và hiệu quả hơn.
Sự mất đồng bộ hóa ngang làm cho ảnh bị vỡ thành các thanh đường chéo. Mạch AFC khóa
hình và ngăn chúng bị phá vỡ thành các điểm tối. Lợi ích của mạch AFC là chúng là khả năng miễn nhiễu.
HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH MÀU
Truyền hình màu được phát triển rất sớm. Tại thời điểm đó, con người còn hạn chế trong
việc máy quét cơ, và dùng quá nhiều vào kênh 6-MHz. Nhưng đến năm 1949, một hệ thống
được tạo ra bởi CBS và RCA. Hệ thống của CBS sử dụng bánh quay màu, cùng việc quét tần
số khác từ những chuẩn đơn sắc. Hệ thống RCA bao gồm các điện tử, và có khả năng quét
được tần số mong muốn.
Năm 1954, Ủy ban thông tin liên bang (FCC) đã thông qua Ủy ban Quốc gia Hệ Thống
Truyền Hình (NTSC) của Hiệp hội các ngành công nghiệp điện tử (EIA) về hệ thống mầu đã
sửa đổi và bổ sung và vẫn được sử dụng đến ngày nay. Tính năng cơ bản của nó là tín hiệu
sóng mang 3,58 MHz được ghép thành một lưới ảnh sóng mang. Hệ thống NTSC được sử
dụng ở Hoa Kỳ, Nhật Bản và nhiều quốc gia ở Bắc và Nam Mỹ.
KÊNH UHF
Năm 1952, kênh 14 đến kênh 83 (phát sóng ở 470MHz đến 890 MHz) đã được chia ra để
tạo nhiều trạm phát sóng hơn. Trong các năm tiếp theo, hệ thống truyền hình cáp cung cấp
thêm các kênh trong dải băng giữa, băng cao, và bằng siêu cao, làm giảm nhu cầu đối với các
kênh truyền hình thương mại UHF. lOMoARcPSD| 10435767 (a) (b)
Hình 2.12: Máy thu hình xưa và nay
Máy thu hình RCA 630-TS nhận đơn sắc 10-in
Máy thu hình màu 37-in (Toshiba)
Sau đó, FCC tái bố trí các kênh tần số cao hơn để tạo ra tần số UHF cho dịch vụ công cộng
và hệ thống điện thoại di động. Hiện nay băng tần UHF tín hiệu truyền hình được phân công
từ kênh 14 đến 69 (470 MHz-806 MHz).
Mặc dù cùng một lúc hai bộ điều chỉnh riêng biệt được sử dụng đã để dò kênh VHF và
UHF, máy thu hình hiện đại sử dụng bộ tinh chỉnh điện tử kỹ thuật số điều chỉnh tất cả kênh
VHF, UHF, và các kênh truyền hình cáp.
Bộ tinh chỉnh kỹ thuật số cho phép lựa chọn giữa nhận từ một anten hoặc từ cáp (dán nhãn
NORM/CABLE, hoặc AIR/CATV và TV/CABLE), định mức, tiêu chuẩn VHF (2-13) và
UHF (14-69). Trong cáp, kênh VHF được điều chỉnh, cùng với băng giữa, băng cao và các kênh băng siêu cao.
Các kênh được truyền trên cáp với các tần số VHF được sử dụng để gán cho mỗi dịch vụ
khác nhau. Việc truyền các tần số RF rất thích hợp bởi vì tín hiệu không bị bức xạ, chỉ được
kết nối thông qua cáp. (FCC có những quy định nghiêm ngặt nhằm quản lý lượng RF bị rò rỉ
từ cáp trong quá trình lắp đặt).
TRUYỀN HÌNH TOÀN CẦU
Vào năm 1962, lần đầu tiên truyền hình được đi trên truyền khắp thế giới bằng việc sử dụng
vệ tinh (vì truyền sóng theo tầm nhìn thẳng bị giới hạn trong khoảng 100 dặm [161km]). Các
vệ tinh đóng vai trò như các trạm chuyển tiếp, liên kết trạm phát và trạm thu đặt trên mặt đất. lOMoARcPSD| 10435767
Nhiều vệ tinh hiện nay sử dụng để cung cấp dịch vụ mạng truyền hình, các dịch vụ video bằng
các thiết bị thu tín hiệu tại nhà.
Hiện nay nhiều người có thiết bị thu tín hiệu, họ có thể thu tín hiệu trực tiếp từ vệ tinh, đó
là các anten chuyên dụng. Họ biết chính xác vệ tinh nào cần thu, và thời gian phát sóng của
các chương trình họ muốn xem. Các thiết bị thu tín hiệu sử dụng hiệu quả ở các vùng nông
thôn, những khu vực mà đường cáp không thể đến được. Những người dân đô thị muốn xem
các chương trình yêu thích của họ. Để đáp ứng điều này các hệ thống được thiết kế cho phép
truy nhập 200 kênh hoặc nhiều hơn, với sự đa dạng về các chương trình.
TRUYỀN HÌNH VỆ TINH XEM TRỰC TIẾP (DSB-Direct Satellite Broadcast)
Các hệ thống vệ tinh số sử dụng Anten 18-in ngày càng trở nên phổ biến. Những anten này
không yêu cầu thiết bị định vị bởi vì chúng truyền đến vệ tinh tại 1 điểm trong “Clarke Belt”
(được đặt tên theo 1 nhà văn khoa học viễn tưởng). Các chương trình phải trả tiền hàng tháng,
với nhiều chương trình được lựa chọn, nhà cung cấp dịch vụ cung cấp audio số chất lượng
cao, video nhiễu thấp. Các vệ tinh truyền các tín hiệu băng Ku, chúng hoạt động trong dải tần 10 GHz.
TRUYỀN HÌNH CÁP
Cung cấp dịch vụ truyền hình cáp tương tự như với hệ thống điện thoại cố định. Trong
truyền hình cáp, không có chuyển mạch, kết nối và ngắt kết nối như trong mạng điện thoại.
Tất cả mạch được kết nối tới tất cả người sử dụng, tại mọi thời điểm.
Vì cáp có thể cung cấp được rất nhiều kênh, nên chúng trở nên rất phổ biến. Tín hiệu của
cáp tốt hơn cung cấp chất lượng ảnh tốt hơn tín hiệu truyền hình vô tuyến. Dịch vụ cáp bao
gồm các kênh cơ bản và các kênh chất lượng cao cần phải trả thêm tiền để sử dụng. Các kênh
truyền hình chất lượng cao sử dụng bộ xáo trộn đồng bộ và phải sử dụng thêm bộ lọc hoặc bộ
giải mã đặc biệt, nên chỉ người trả tiền cho chương trình đấy mới có thể xem được. Hệ thống
truyền hình cáp được thể hiện trên hình 2.12.
Hình 2.13: Sơ đồ khối phân phối hệ thống truyền hình cáp lOMoARcPSD| 10435767
Các kênh cáp Mỗi kênh cáp có độ rộng 6MHz đối với tín hiệu hình ảnh AM và tín hiệu âm
thanh FM. Tuy nhiên, tín hiệu không bị phát. Chính vì thế nên tần số giữa kênh 6 và kênh 7
có thể được sử dụng mà không có nhiễu với các dịch vụ khác. Những kênh cáp trung tần này
có dải từ 108 đến 174MHz. Tất cả các kênh VHF băng tần thấp (kênh 2-6) và tất cả các kênh
VHF băng tần cao (kênh 7 đến 13) đều được sử dụng trong truyền hình cáp. Những kênh được
sử dụng bởi trạm phát sóng là những kênh đã được đăng kí. Còn những kênh chưa được đăng
kí tại khu vực đó được sử dụng cho những chương trình đặc biệt. Đối với hệ thống cáp lớn,
các kênh siêu tần nằm trên kênh 13 được sử dụng. Tuy nhiên, các kênh cáp nằm trên kênh 13
không giống như các kênh UHF được sử dụng trong truyền hình vô tuyến. Kênh UHF từ 470
đến 806 MHz được hạ tần về tần số VHF nằm trên kênh 13.
Hình 2.12 thể hiện sơ đồ khối của hệ thống truyền hình cáp, phía đấu cuối cung cấp tín hiệu
chương trình cho tất cả các kênh, và cho mọi khách hàng. Chúng thu tín hiệu từ phía chảo vệ
tinh hoặc anten trên những tòa nhà cao.
Những tín hiệu chương trình có thể phân phối như những kênh số chuẩn hoặc có thể được
đưa về các tần số kênh khác.
Tín hiệu của dịch vụ chất lượng cao được đưa tới hệ thống cáp bằng sóng vô tuyến hoặc
đường truyền vệ tinh. Tại đầu cuối, tín hiệu chuyển đổi sang tín hiệu kênh VHF. Sau đó tại
đây tín hiệu được xáo trộn để người sử dụng phải trả tiền để xem được chương trình đặc biệt.
Phân phối cáp Tín hiệu vô tuyến suy hao trên đường dây cáp đồng trục là cao, đặc biệt là
đối với hệ thống phục vụ trên kêu truyền hình cáp siêu băng và siêu siêu băng. Tuy nhiên, tín
hiệu suy hao được bù lại nhờ sử dụng bộ khuếch đại RF băng rộng được đặt ở khắp mạng cáp,
như trong hình 2.12. Trong hệ thống phân phối, đường chính là đường trung kế. Từ đường
trung kế, chúng chia nhánh để đưa tín hiệu đến nhóm người sử dụng. Sau đó từ đường nhánh
đưa tín hiệu đến các thuê bao.
Hình 2. 14: Anten cung cấp nguồn chương trình cho đầu cuối hệ thống truyền hình cáp
Mỗi bộ khuếch đại trung kế có hệ số khuếch đại bằng với tổn hao do trên đường dây
giữa hại bộ khuếch đại. Và thường có giá trị là 40dB, hay hệ số khuếch đại điện áp là 100. lOMoARcPSD| 10435767
Mặc dù hệ thống cáp không xảy ra hiện tượng phát xạ tín hiệu truyền hình, FCC có những
điều kiện nghiêm ngặt cho việc có thể xảy ra phát xạ tín hiệu và đưa ra chuẩn tổ chức tối thiểu.
Trong nhiều trường hợp, một kênh trong truyền hình cáp siêu tần được dùng làm tín hiệu đặc
biệt để xác định phát xạ. Kênh được chọn thường là kênh quảng bá FM thuộc dải từ 88 đến
108MHz, để một thiết bị thu sóng FM cầm tay có thể dùng để xác định bất cứ tín hiệu phát xạ nào.
Hình 2. 15: Đầu thu truyền hình cáp và điều khiển từ x
Số lượng các kênh truyền hình cáp ngày một tăng lên, cáp càng phải mang được nhiều kênh
tín hiệu hơn. Theo đó thì suy hao tăng lên. Lúc đó lại cần nhiều bộ khuếch đại. Và đó liên
quan đến vấn đề tài chính của các công ty truyền hình cáp. Vì thế các công ty đã sử dụng cáp
quang cho đường truyền tín hiệu. Mặc dù cáp quang tốn kinh phí để triển khai hơn cáp đồng
trục, nhưng sợi quang ít suy hao và có khả năng truyền được một lượng tín hiệu khổng lồ.
Nên cáp quang được dùng để thay thế cáp đồng trục. Các nhà cung cấp truyền hình có thể
cung cấp tín hiệu tốt hơn, và ít bộ khuếch đại, cùng với dung lượng kênh truyền lớn hơn nhiều.
Sự tăng cường dung lượng kênh cáp không chỉ cho phép có nhiều kênh truyền hình hơn mà
còn giúp các công ti truyền hình cung cấp các dịch vụ thêm như internet, dịch vụ nhạc. Và
dịch vụ tương tác hai chiều cho các hội nghị trực tuyến. CHỌN KÊNH
Vào thời điểm mới xuất hiện truyền hình cáp, một bộ chuyển đổi tín hiệu như trong hình
2.14 cần phải bắt được tín hiệu trung băng và siêu băng. Đầu ra của bộ chuyển đổi được kết
nối với anten của thiết bị máy thu hình. Bộ chuyển đổi đưa tần số tất cả các kênh về tần số
băng thấp không được sử dụng, thường là kênh 3 và 4. Bộ chọn kênh chỉ được thiết lập ở những kênh này.
TV hiện tại và VCRs có thể chọn trực tiếp kênh mà không cần bộ chuyển đổi. Đôi khi chúng
ta lại cần một số bộ đặc biệt để chuyển đổi tín hiệu đã được xáo trộn trong các kênh chất lượng
cao. Và lúc đó bộ chuyển đổi bao gồm cả bộ giải xáo trộn tín hiệu.
2.2 Ảnh truyền hình
Mặc dù xuất hiện với chúng ta dưới dạng những hình ảnh chuyển động, tuy nhiên truyền
hình thực chất mô phỏng những hình ảnh tĩnh. Những hình ảnh liên tiếp được xuất hiện rất lOMoARcPSD| 10435767
nhanh đủ để chúng ta cảm nhận được rằng chúng đang di chuyển. Phim ảnh cũng sử dụng
cách thức tương tự như vậy.
Mỗi bức ảnh là tập hợp của những vùng sang hoặc tối. Hình 2.15b là hình ảnh phóng to
hiển thị chị tiết bức ảnh tĩnh ở hình 2.15a. Trong phát thanh truyền hình, các điểm sáng và
tối khác nhau tương ứng với các tín hiệu video để gửi thông tin hình ảnh. (a) Ảnh tĩnh (b) Ảnh phóng to
Hình 2.16: (a) Ảnh tĩnh: minh họa thông tin về bức ảnh; (b) Ảnh phóng to: Minh họa các phần tử ảnh
2.2.1 Các phần tử ảnh
Một bức ảnh tĩnh bao gồm nhiều điểm nhỏ sáng và tối. Trong 1 bức ảnh, những hạt bạc
mịn trên cuộn phim mang lại sự khác biệt cho những khoảng sang tối cần thiết cho việc tái
tạo hình ảnh. Khi 1 bức ảnh được in từ 1 ảnh khắc, các chấm in nhỏ, màu đen sẽ tạo thành
hình ảnh. Nhìn vào hình ảnh phóng to trong Hình 2.15b, bạn có thế thể bức ảnh gồm nhiều
phần tử nhỏ và những vùng sang tối. Cấu trúc cơ bản này được thấy rõ trong những bức ảnh
trên những mặt báo. Nếu 1 trang được kiểm tra chặt chẽ, các chấm nhỏ sẽ được nhìn thấy bởi
vì các yếu tố cấu tạo hình ảnh là tương đối lớn.
Mỗi vùng nhỏ sáng hoặc tối được gọi là 1 điểm ảnh. Tất cả các phần tử của hình ảnh sẽ
cùng nhau chứa thông tin hình ảnh trong 1 khung hình. Nếu như các phần tử đó được truyền
đi và sao chép với cùng mức sáng tối giống như bản gốc tại 1 vị trí khác, khi đó hình ảnh đã được sao chép.
Hình 2.17: Tái tạo một hình ảnh bằng cách sao chép các yếu tố hình ảnh của nó
Lấy 1 ví dụ, giả sử chúng ta muốn truyền hình ảnh 1 dấu cộng trên 1 nên trắng (Hình lOMoARcPSD| 10435767
2.18). Nền có màu trắng, và mỗi điểm ảnh của dấu cộng có màu tối. Khi đó, mỗi phần tử ảnh
được truyền từ bên phải của khung hình và được sao chép lại đúng hình dạng ban đầu, bức
ảnh đã được sao chép.
2.2.2 Quét ngang, dọc
Hình ảnh truyền hình được quét tuần tự 1 loạt các dòng theo chiều ngang, theo như Hình
2.17. Việc quét này giúp cho tín hiệu video có thể bao gồm tất cả các yếu tố của hình ảnh. Tại
1 thời điểm, tín hiệu video có thể chỉ hiển thị 1 biến thể. Để có 1 tín hiệu video cho tất cả các
biến thể sáng và tối, tất cả chi tiết hình ảnh sẽ được quét tuần tự theo thời gian.
Quá trình quét sẽ tạo ra 1 bản sao từ hình ảnh gốc. Trong việc tạo ra 1 hình ảnh, toàn bộ
hình ảnh sẽ được sao chép lại cùng 1 thời điểm. Trong phát thanh truyền hình, hình ảnh sẽ
được tập hợp lại dòng theo dòng, khung theo khung. (Các quá trình này giải thích tại sao hình
ảnh truyền hình có thể xuất hiện với cấu trúc dòng bị chia nhỏ trong các phân đoạn chéo. Các
khung hình cũng có thể xuất hiện theo kiểu trượt lên hoặc xuống trên màn hình!)
Hình ảnh truyền hình được quét tuần tự giống như cách chúng ta đọc 1 trang văn bản- tất
cả các từ trong 1 dòng và tất cả các dòng trong 1 trang. Bắt đầu từ trên cùng bên trái như trong
Hình 2.17, tất cả các thành phần của hình ảnh được quét tuần tự từ trái sang phải, từ trên
xuống dưới từng dòng một. Phương pháp này được gọi là quét tuyến tính ngang. Nó được sủ
dụng trong ống camera ở máy phát để phân chia hình ảnh thành các phần tử ảnh, và nó được
sử dụng trong ống hình ảnh ở máy thu để lắp ghép lại các hình ảnh sao chép.
Quá trình quét ảnh gồm các bước chính sau:
1. Chùm electron quét qua 1 dòng ngang, bao chùm tất cả các phần tử trong dòng.
2. Đến cuối mỗi dòng, chùm tia sẽ nhanh chóng quay trở về bên trái và thực hiện quá trình
quét dòng tiếp theo. Quá trình quay trở lại được gọi quá trình lặp lại. Không có thong
tin ảnh nào được quét trong quá trình lặp lại bởi vì cả ống camera và ống hình ảnh đều
trống rỗng trong quá trình này. Do đó, quá trình lặp lại cần phải thực hiện nhanh, bởi vì
chúng lãng phí thời gian trong việc truyền tải thông tin hình ảnh.
3. Khi các chùm tia quay trở về bên trái, số dòng sẽ giảm bớt đi vì các chum tia sẽ không
quét những dòng đã quét. Kết quả của quá trình quét dọc, tất cả các dòng ngang sẽ bị
dốc xuống 1 chút từ trên xuống dưới. Khi chùm tia ở dưới cùng, nó sẽ quay trở lại trên
cùng và lặp lại quá trình quét. Tất cả những gì diễn ra trong quá trình quét đều diễn ra
rất nhanh so với khả năng theo dõi của mắt bạn. Bạn chỉ có thể thấy ảnh hoàn chỉnh.
Dòng trên khung: Số dòng quét được cho 1 bức ảnh hoàn chỉnh cần phải rất lớn, để bao gồm
số lượng lớn nhất các yếu tố của hình ảnh, khiến ảnh trở nên chi tiết hơn. Tuy nhiên, các yếu
tố khác lại hạn chế sự lựa chọn. Theo tiêu chuẩn là 625 dòng quét cho 1 bức ảnh hoàn chỉnh
hoặc 1 khung. Đây là con số tối ưu cho chuẩn băng thông 6 MHz của kênh truyền hình.
Khung trên giây: Như chúng ta đã đề cập đến, các chum tia di chuyển chậm dần xuống như
khi quét ngang. Quá trình quét dọc là cần thiết để các dòng sẽ không bị quét lại 1 lần nào khác. lOMoARcPSD| 10435767
Quét ngang tạo ra các dòng từ trái qua phải, trong khi quét dọc lan truyền các dòng để điền
vào khung từ trên xuống dưới.Thời gian để hoàn thành 1 khung chuẩn (625 dòng quét) là 1/25
giây. Do đó tỉ lệ lặp hình là 25 khung trên giây.
Hình 2. 18: Thực hiện quét ngang tuyến tính theo dòng (line-by-line)
2.2.3 Thông tin tín hiệu video
Trong tín hiệu video, giá trị điện áp và biên độ tức thời thay đổi theo thời gian (giống tín
hiệu âm thanh), nhưng việc biến đổi tín hiệu video tương ứng với thông tin thị giác.
Một ví dụ về tín hiệu video như trong Hình 2.18. Tín hiệu video trong hình 2.18 là kết quả
của quá trình quét như trong hình 2.17 cho bức ảnh trong hình 2.16. Tín hiệu video cho thấy
các thông tin sáng và tối cho 1 dòng quét ngang ở trung tâm của đường chéo. Ở phía bên trái,
thông tin là màu trắng. Sau đó thông tin là màu tối cho 1 khoảng thời gian dài hơn ở giữa.
Cuối cùng, thông tin trở thành màu trắng 1 lần nữa cho đoạn cuối của dòng. Theo cách này, 1
tín hiệu video sẽ tạo ra các đường quét ngang qua 1 hình ảnh.
Hình 2.18 cho ta thấy tín hiệu video trắng được biểu diễn ở cực dương, tín hiệu video tối
biểu diễn ở cực âm. Tuy nhiên, các cực của tín hiệu có thể bị đảo ngược. Vấn đề chính cần
hiểu đó là thông tin video đen và trắng tương ứng với những thay đổi đối lập trong tín hiệu video.
Hình 2. 19: Thông tin tín hiệu của 1 quá trình quét ngang
Như đã đề cập, 625 dòng sẽ tạo nên 1 khung. Tất cả 625 dòng được quét trong 1/30 giây.
Do đó, các khung được lặp đi lặp lại với tốc độ 30 Hz.
Đa số các tivi hoạt động ở giá trị chuẩn là 220V, 50 Hz. Họ chuyển đổi dòng xoay chiều
sang 1 chiều với 1 nữa sóng hoặc cung cấp đầy đủ năng lượng sóng. Tần số gợn sóng của
nguồn được cung cấp sẽ là 50 Hz hoặc 100 Hz. Tần số sóng gợn được chọn để phù hợp với lOMoARcPSD| 10435767
tốc độ khung 25 Hz. Do đó 1 vài gợn sóng gây ra bởi sự giảm nhẹ trong hiệu suất lọc sẽ không
gây ra nhiễu loạn quá mức hình ảnh.
Mật độ của tín hiệu video có thể sáng hơn ở cực dương và tối đi ở cực âm, hoặc với cực
dương, tùy thuộc vào ứng dụng. Một trong 2 cách, tác dụng chính đó là trắng và đen được đại
diện bởi những phân cực đối ngược trong tín hiệu video xoay chiều.
Tín hiệu video được cung cấp bởi ống camera. Thuật ngữ ống camera dùng để chỉ các
thiết bị chuyển đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện. Ống camera cũ hơn từng là những
thiết bị ống điện tử, ngày nay chúng được kết hợp lại với nhau để sử dụng.
Thiết bị thu hình điện tử chuyển đổi thông tin hình ảnh từ dạng ánh sáng sang dạng điện
trong tín hiệu video. Ống camera bao gồm tấm ảnh quang điện để chuyển đối ánh sáng. Như
vậy, những chùm tia điện tử di chuyển qua tấm ảnh để quét tất cả chi tiết của ảnh.
Với tác dụng ngược lại, ống hình ảnh có thể tái tạo lại hình ảnh trên màn huỳnh quang. Các
tín hiệu video thay đổi cường độ của chum tia, phù hợp với thông tin hình ảnh. Mật độ lớn
nhất của chùm tia tương ứng với màu trắng, màu đen tương ứng với trạng thái 0. Thành phần
này đen hơn với thành phần trắng trên màn hình. Độ võng xung quanh cổ ống cung cấp chức
năng quét để điền lên màn hình bức ảnh hoàn chỉnh.
Các tín hiệu video là phương tiện để các tín hiệu hình ảnh có thể được truyền từ nơi này
đến nơi khác. Yêu cầu chính là để có được các thông tin hình ảnh từ đầu ra của camera tới
đầu vào của ống hình ảnh. Các ứng dụng phổ biến bao gồm: 1. Truyền hình giám sát
2. Đầu video, sử dụng băng hoặc đĩa 3. Phát thanh truyền hình 4. Truyền hình cáp 5. Truyền hình vệ tinh
6. Chuyển đổi video hoặc lưu trữ trong 1 định dạng kỹ thuật số
Truyền hình giám sát sử dụng video băng gốc. Phương pháp khác có thể sử dụng sóng mang
RF hoặc video tổng hợp và tín hiệu âm thanh đầu ra. Tín hiệu số có thể được xử lý bởi máy
tính và gửi bởi moderm trên đường dây điện thoại.
2.2.4 Các ảnh chuyển động
Vì truyền hình sử dụng chức năng quét, nên bạn có thể tưởng tượng rằng nó là điều cần
thiết để trình bày hình ảnh tới mắt theo cái cách là không có chuyển động nào trong màn ảnh
xuất hiện trên hình như 1 sự mượt mà, liên tục thay đổi. Trong lĩnh vực này, hệ thống truyền
hình tượng tự như hình ảnh chuyển động thực tế.
Hình 2.19 cho thấy 1 dải của hình ảnh chuyển động trong phim. Mỗi hình ảnh vẫn còn hơi
khác so với ban đầu. Mỗi khung được trình chiếu riêng lẻ giống như mỗi hình ảnh. Tuy nhiên, lOMoARcPSD| 10435767
vì các khung được hiển thị từng cái một sau mỗi cái khác theo một sự liên tiếp nhanh chóng,
người xem có cảm giác của các chuyển động tiếp diễn.
Trong tiêu chuẩn thương mại hình ảnh chuyển động thực tế, 24 khung được hiển thị trên
hình trong 1 giây trong suốt bộ phim được trình chiếu. 1 màn chắn trong máy chiếu xoay
quanh phía trước của nguồn sang. Màn chắn cho phép ánh sang được chiếu trên màn hình khi
khung phim vẫn hoạt động, nhưng những khoảng trống ra ngoài bất kì ánh sang nào trong khi
khung phim tiếp theo đang đi chuyển về vị trí. Như 1 kết quả, sự liên tiếp nhanh chóng của
các khung phim sẽ được nhìn thấy trên màn hình. Chỉ 1 lần bạn nhìn thấy bộ phim là khi nó không chuyển động.
SỰ ỔN ĐỊNH CỦA TẦM NHÌN
Ấn tượng được tạo bởi bất kì ánh sáng được nhìn thấy bằng mắt bạn vẫn tồn tại 1 phần nhỏ
của 1 giây sau khi nguồn sáng được tắt đi. Do đó, nếu bạn tìm kiếm nhiều tầm nhìn trong suốt
khoảng thời gian của sự ổn định, tầm nhìn của bạn sẽ tích hợp chúng và bạn sẽ có cảm giác
của cái nhìn toàn hình ảnh cùng 1 lúc. Nó là sự ảnh hưởng ổn định mà làm cho nó có thể phát
sóng một trong những yếu tố cơ bản của một hình ảnh tại một thời điểm. Khi các yếu tố được
quét nhanh chóng, nó xuất hiện trong tầm nhìn của bạn, như là một bức tranh hoàn chỉnh.
Ngoài ra, để tạo ảo giác về chuyển động, đủ hình ảnh hoàn chỉnh phải được hiển thị trong
mỗi giấy. Hiệu ứng này có thể được tạo ra bởi có hình ảnh tốc độ lặp lại lớn hơn 16 cho một
giây. Tỷ lệ lưu 24 hình mỗi giây, được sử dụng trong thực tế hình ảnh chuyển động, là đủ để
tạo ra ảo giác về chuyển động trên màn hình.
FLICKER TRONG CÁC HÌNH ẢNH CHUYỂN ĐỘNG
Tốc độ 24 khung hình mỗi giây, tuy nhiên, không đủ nhanh để cho phép độ sáng của một
bức ảnh để pha trộn thông suốt vào hình ảnh tiếp theo khi màn hình là màu đen giữa các khung
hình.Kết quả là một flicker xác định ánh sáng như là màn hình được thực hiện luân phiên sáng
và tối. Flicker này là tồi tệ hơn ở các cấp độ chiếu sáng cao hơn.
Hình 2. 20: Khung hình trong một đoạn phim
Trong bộ phim hình ảnh chuyển động, vấn đề của flicker được giải quyết bằng cách
chạy bộ phim thông qua máy chiếu ở 24 khung hình mỗi giây, nhưng bằng cách hiển thị mỗi
khung hai lần. Như vậy 48 hình ảnh được chiếu lên màn hình trong mỗi giây. A shutter được lOMoARcPSD| 10435767
sử dụng để làm mờ ánh sáng từ màn hình không chỉ khi mỗi khung hình được thay đổi nhưng
đôi khi cũng có một lần. Sau đó, mỗi khung hình được chiếu hai lần trên màn hình.
Mặc dù vẫn còn 24 khung hình mỗi giây, có 48 điểm của cảnh trong mỗi giây, và màn hình
được làm mờ đi 48 lần mỗi giây. Như một kết quả của việc tăng tỷ lệ tẩy trống, flicker được loại bỏ.
2.2.5 Tần số mành và khung
Giống như trong điện ảnh, truyền hình không chỉ là mỗi hình ảnh được chia nhỏ mà nó là
nhiều yếu tố hình ảnh riêng lẻ, nhưn cũng là cảnh được quét nhanh chóng, đủ để cung cấp
hình ảnh đủ đầy đủ hoặc khung hình mỗi giây để cho ảo giác chuyển động. Thay vì tốc độ 24
khung hình mỗi giây được sử dụng trong các bộ phim, tuy nhiên, tỷ lệ lưu khung hình là 25
trên một giây ở hệ thống vô tuyến. Tỷ lệ này lặp đi lặp lại cung cấp các yêu cầu tính liên tục của chuyển động.
Tốc độ lặp lại hình ảnh của 25 trên giây là vẫn không đủ nhanh để vượt qua flicker ở mức
độ ánh sáng được tạo bởi các màn hình ống hình ảnh. Một lần nữa, giải pháp là tương tự như
trong các bộ phim. Trong vô tuyến, mỗi khung hình được chia thành hai phần, để 50 lượt của
các cảnh được trình bày cho mắt trong mỗi giây.
Tuy nhiên, sự phân chia một khung thành hai phần không thể được thực hiện chỉ đơn giản
bằng một màn trập như trong phim, bởi vì hình ảnh được sao chép lại một yếu tố tại một thời
gian trong truyền hình. Thay vào đó, tác dụng tương tự thu được bằng cách xen kẽ các dòng
quét ngang trong hai nhóm, một với các dòng lẻ và với các dòng chẵn. Mỗi nhóm các dòng lẻ
hoặc các dòng chẵn được gọi là một mành.
Tỷ lệ lưu của các mành là 50 mỗi giây, bởi vì hai mành được quét trong suốt một chu kì
khung 1/25 giây. Bằng cách này, 50 điểm của hình ảnh được hiển thị trong 1 giây.Tỷ lệ này
lặp đi lặp lại là đủ nhanh để loại bỏ flicker.
Tỷ lệ khung hình là 25 mỗi giây được lựa chọn trên truyền hình bởi vì các gia đình ở Châu
Âu, Việt Nam được cung cấp nguồn điện xoay chiều tần số 50Hz. Ở các quốc gia sử dụng
dòng điện xoay chiều tần số là 60 Hz, tỷ lệ khung hình là 30.
2.2.6 Tần số quét ngang, dọc
Tần số quét dọc là 50 Hz. Đây là tốc độ mà tại đó các chùm tia điện tử hoàn tất chu kỳ
chuyển động theo chiều dọc, từ trên xuống dưới và trở lại lên trên một lần nữa.Vì vậy, các
mạch lệch theo chiều dọc, hoặc là thiết bị lấy máy ảnh hoặc ống hình hoạt động tại 50 Hz.
Thời gian của mỗi chu kỳ quét thẳng đứng cho một trong những trường là 1/50 giây.
Số lượng dòng quét ngang trong một trường là một nửa trong tổng số 625 dòng cho một
khung hoàn chỉnh, kể từ khi một trường có chứa tất cả các dòng khác. Điều này mang lại
312½ đường ngang cho mỗi trường thẳng đứng. lOMoARcPSD| 10435767
Bởi vì thời gian cho một mành là 1/50 giây và bởi vì một mành chứa 312½ dòng, số lượng
các dòng trong một giây là: 312½ x 50 = 15625
Hoặc, xem xét 625 dòng cho một cặp kế tiếp của các mành (đó là một khung hình), chúng
ta có thể nhân tốc độ khung hình của 25 bởi 625, trong đó cung cấp cho cùng 15625 dòng quét trong 1 giây.
Tần số 15625 Hz là tỷ lệ mà tại đó các chùm tia điện tử hoàn thành chu kỳ của chuyển
động ngang, từ trái sang phải, và trở lại một lần nữa.Vì vậy, các mạch lệch ngang cho máy
ảnh ống hoặc ống hình hoạt động ở 15625 Hz.
Xen kẽ hai trường là sự quét theo thứ tự kế tiếp, như thể hiện trong Hình 2.22. Các dấu
vết bắt đầu ở phía trên bên trái với dòng số một, điều này được thể hiện trong Hình 2.22a. Khi
chùm tia đạt đến phía bên phải của ống, như nhìn từ phía trước, điện áp tín hiệu quay chùm,
quay trở lại phía bên trái xảy ra. Sự trở lại rất nhanh chóng này được gọi là thời gian quét ngược (flyback).
Lưu ý rằng cùng một lúc chùm tia di chuyển theo chiều ngang, nó cũng di chuyển theo
chiều dọc từ trên xuống dưới. Tình trạng này gây ra một chút nghiêng với các dòng. Khi chùm
tia tới đến phía bên trái, tín hiệu bật các dấu vết một lần nữa để ghi các thông tin tín hiệu video
cho dòng thứ ba. Quá trình này tiếp tục cho tất cả các dòng lẻ, trong đó có một nửa dòng ở
dưới cùng của màn hình - tổng số của 312½ các dòng cho trường lẻ. Điện áp tín hiệu tắt chùm
tia một lần nữa giống đường cong dọc di chuyển chùm tia trở lại phía trên cùng của màn hình.
Tại thời điểm này, tín hiệu điện áp bật chùm tia, và một nửa dòng bắt đầu các dấu vết ở phía trên cùng của màn hình.
Sau đó, dòng hai được quét một nửa chiều giữa dòng một và dòng ba; hành động này
được thể hiện trong Hình 2.20b. Một lần nữa, chùm tia được tắt trong quá trình hồi lại. Quá
trình này tiếp tục với tất cả các dòng chẵn được quét, tổng số của 312½ dòng cho mọi mành chẵn.
Hai mành này, lẻ và chẵn, tạo thành một khung hình. Một khung là một hình ảnh hoàn
chỉnh của 625 dòng. Quá trình này được gọi là quét xen kẽ.
Mặc dù xen kẽ có thể có vẻ giống như một quá trình phức tạp, thực sự nó được thực hiện
tự động bởi hai tính năng sau đây:
a. Tần số quét dọc được tăng gấp đôi từ tần số khung hình 25Hz đến trường tần số 50-Hz
b. Số các đường ngang quét trên khung còn lại là 625. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 2. 21: (a) Quét mảnh lẻ (3121/2 dòng); (b) Quét mảnh chẵn (3121/2 dòng)
2.2.7 Đồng bộ ngang, dọc
Thời gian quét tương ứng với khoảng cách trong hình ảnh. Khi chùm tia điện tử trong ống
camera quét hình ảnh, chùm bao gồm các yếu tố khác nhau và cung cấp các thông tin hình
ảnh tương ứng. Vì vậy, khi chùm tia điện tử quét màn hình của ống hình ảnh ở phía thu, quá
trình quét phải được chính xác thời gian để lắp ráp các thông tin hình ảnh ở vị trí chính xác.
(Nếu không, các chùm tia điện tử trong các ống hình ảnh có thể được quét phần của màn hình,
nơi miệng của một người nên được-trong khi các thông tin hình ảnh được nhận được tại thời
điểm tương ứng với mũi của người đó!) Để giữ cho các máy phát và thu quét trong bước, tín
hiệu đồng bộ hóa đặc biệt phải được truyền với các thông tin hình ảnh cho phía thu. Những
tín hiệu thời gian xung hình chữ nhật được sử dụng để điều khiển cả hai máy ảnh và phía thu quét.
Các xung đồng bộ được truyền như là một phần của tín hiệu hình ảnh đầy đủ cho phía thu
nhưng chúng xảy ra trong thời gian xóa khi không có thông tin hình ảnh được truyền đi. Hình
ảnh được làm mờ đi cho giai đoạn này, trong khi các chùm tia điện tử đường cong. Một xung
đồng bộ ngang ở cuối mỗi dòng xác định sự bắt đầu của đường cong ngang.
Quan trọng hơn, đồng bộ hóa là sự bắt đầu của hồi lại hoặc kết thúc của vết tia, không phải
lúc bắt đầu vết tia. Đường cong ngang của chùm tia quét điện tử bắt đầu từ phía bên phải của hình ảnh.
Đồng bộ theo chiều dọc ở phần cuối của mỗi trường xác định sự bắt đầu của đường cong
dọc. Tại thời điểm này, các tia quét điện tử là ở dưới cùng của hình ảnh.
Nếu không có sự đồng bộ hóa lĩnh vực theo chiều dọc, hình ảnh tái tạo ở phía thu không
giữ theo chiều dọc nó cuộn lên hoặc xuống trên màn hình ống hình ảnh. Nếu các dòng quét
chưa đồng bộ, hình ảnh không giữ nằm ngang nó dời chỗ sang trái hoặc phải và sau đó nước
mắt ra thành các phân đoạn đường chéo.
Tóm lại, tần số dòng quét ngang là 15625 Hz. Tần số của các xung đồng bộ ngang cũng là
15625 Hz. Tốc độ lặp lại khung hình là 25 mỗi giây, nhưng tần số quét dọc là 50 Hz. Tần số
của các xung đồng bộ dọc cũng là 50 Hz. lOMoARcPSD| 10435767
2.2.8 Chất lượng ảnh
Giả định rằng sao lưu lại hình ảnh là đồng bộ hóa để giữ lại, nó cũng cần phải có độ sáng
cao, độ tương phản mạnh, chi tiết sắc nét, và tỉ lệ chính xác chiều dài chiều rộng. Những yêu
cầu này áp dụng cho cả đơn sắc và hình ảnh màu. Ngoài ra, hình ảnh màu nên có màu mạnh,
hoặc trạng thái bão hòa với chính xác màu và sắc.
Độ sáng: Độ sáng là tổng thể, hoặc trung bình của cường độ chiếu sáng. Nó xác định cấp độ
nền trong hình ảnh sao lại. Cá nhân các yếu tố hình ảnh có thể thay đổi trên và dưới của cấp
độ độ sáng trung bình. Độ sáng trên màn hình phụ thuộc vào điện áp cao cho ống hình và
dòng 1 chiều trong mạch lưới catot. Trong việc thu truyền hình, độ sáng được điều khiển thay
đổi khuynh hướng 1 chiều của ống hình.
Màn huỳnh quang của đèn hình chỉ chiếu sáng lên 1 nơi nhỏ tại 1 thời điểm. Do đó độ
sáng của 1 hình ảnh hoàn chỉnh là ít hơn nhiều so với ánh sáng thực tế. Màn hình càng lớn
bao nhiêu thì càng cần nhiều ánh sáng để cung cấp đủ độ sáng.
Hình 2. 22: (a) Chất lượng hình ảnh tốt
(b) Độ phân giải của hình ảnh kém
Sự tương phản: Tương phản là sự khác nhau về cường độ giữa phần đen và phần trắng của
hình ảnh sao lại. Khoảng tương phản phải đủ lớn để tạo ra 1 hình ảnh đẹp, với sáng trắng và
tối đen cho giá trị chiếu sáng lớn nhất.
Số lượng tín hiệu video xoay chiều xác định sự tương phản của hình ảnh sao lại. Biên độ
của tin hiệu xoay chiều xác định cường độ màu trắng sẽ có, so sánh với phần đen của tín hiệu.
Trong thu vô tuyến, sự tương phản điều khiển thay đổi đỉnh đến đỉnh biên độ của cặp tín hiệu
video xoay chiều vào mạch lưới cathode của đèn hình. Sự điều khiển này giống như điều
khiển âm lượng trong hệ thống âm thanh.
Thực ra, màu đen trong hình ảnh có cùng cấp độ ánh sáng mà bạn nhìn thấy trong màn hình
đèn hình khi các thiết lập tắt đi. Trong một hình ảnh, cấp độ này nhìn thì là màu đen trong
tương phản đến màu trắng huỳnh quang. Tuy nhiên, màu đen không thể xuất hiện bất kì tốt
hơn so với vùng phản chiếu ánh sáng từ màn hình đèn hình. Nên sự chiếu sáng bao quanh
phải đủ thấp tới mức để làm cho màu đen trông tối. Một mặt hoàn toàn khác, hình ảnh có thể lOMoARcPSD| 10435767
xuất hiện dạng rửa trôi, với ít tương phản, khi nó được nhìn trực tiếp với ánh sáng mặt trời.
Điều đó xảy ra bởi vì có nhiều ánh sáng phản chiếu từ màn hình làm nó không thể có được
màu tối. Để khắc phục vần đề này, toàn bộ CRTs gần đây phải rất tối, màn hình đen. Những
màn hình này làm nó có thể được nhìn thấy hướng thậm chí với ánh sáng chói trong phòng.
Chi tiết: Chất lượng cao của hình ảnh chi tiết, cái mà được gọi là độ phân giải hoặc độ nét
phụ thuộc vào số điểm ảnh. Với nhiều điểm ảnh nhỏ, các chi tiết của ảnh sẽ rõ rang hơn. Bởi
vậy càng nhiều điểm ảnh thì bức ảnh sẽ càng rõ nét. Những chi tiết nhỏ sẽ được phác thảo sắc
nét. Độ nét cao cũng sẽ cho thấy độ sâu của hình ảnh bằng cách đưa ra các chi tiết nền. Việc
tăng chất lượng của hình ảnh với nhiều chi tiết có thể nhìn thấy trong Hình 2.21, cho thấy các
điểm ảnh làm tăng thêm độ nét.
Cấp độ màu: Về tác dụng, thông tin về màu sắc đặt chồng lên hình ảnh đơn sắc. Lượng sắc
thái được them sẽ phụ thuộc vào biên độ của tín hiệu sắc độ 3,58 MHz. Số lượng của màu
sắc, hoặc cấp độ màu sắc sẽ thay đổi bởi việc điều khiển tang hoặc giảm cấp bậc của tín hiệu C.
Trong việc thu hình màu, sự điều khiển này gọi là màu sắc, sắc độ, mật độ hoặc sự bão hòa.
Việc điều khiển có thể thay đổi hình ảnh từ không màu, đến nhạt màu và màu trung bình, lên
đến đọ chói, cường độ cao của màu sắc.
HUE: Một thành phần màu sắc có nhiều điều đặc biệt gọi là HUE, hoặc các gạch sọc. Ví dụ
như bãi cỏ thì có sọc xanh. Trong hình ảnh của tivi màu, sọc màu phụ thuộc vào đoạn góc của
tín hiệu sắc độ 3.58 MHz. Giai đoạn của tín hiệu C với việc lưu tâm đến tín hiệu đồng bộ hóa,
nó khác nhau bởi việc điều khiển độ màu hoặc sọc màu. Điều này sẽ đặt cho đúng độ màu của
mọi màu sắc đã biết trong cảnh, như là bầu trời xanh, cỏ xanh hoặc màu hồng cảu trái cây.
Sau đó, tất cả những sọc màu khác đều chuẩn xác, giống như màu sắc chuẩn hóa đã giữ những
sọc màu trong pha chính của chúng.
Khuôn dạng: Tỉ lệ chiều rộng và chiều cao của hình ảnh được gọi là khuôn dạng. Khuôn
dạng 4:3 là khuôn dạng chuẩn cho 1 chiếc tivi ban đầu. Tại thời điểm đó, nó phù hợp với công
nghệ chiếu phim tiêu chuẩn. Khuôn dạng 4:3 làm cho hình ảnh trông rộng hơn so với chiều
cao của nó, bởi thông số hình là 1.33.
2.3 Kỹ thuật quét và đồng bộ trong truyền hình
2.3.1 Kỹ thuật quét
a. Quét liên tục
Chúng ta nhìn thấy và phân biệt được mọi vật là nhờ tính chất phản xạ ánh sáng khác
nhau của vật và của từng chi tiết của vật. Khi rọi lên vật một chùm tia sáng trắng, từ mỗi
phần (điểm) của vật đều phản xạ lại phía người quan sát. Cường độ và thành phần phổ của
tia phản xạ thể hiện tính chất phản xạ của phần tử. Đó là tin tức thấy được về vật.
Trong truyền hình, ảnh của các vật cần truyền đi trong không gian được chiếu lên một
mặt phẳng (mặt catốt quang điện của phần tử biến đổi quang - điện) nhờ một hệ thống quang lOMoARcPSD| 10435767
học. Như vậy, trước tiên, các vật trong không gian được chuyển thành ảnh của chúng trên
mặt phẳng, rồi mới biến đổi thành tín hiệu hình, hay nói cách khác, ảnh truyền hình là ảnh phẳng (hai chiều).
Nếu chia một tấm ảnh thành nhiều phần nhỏ, thí dụ chia thành các ô vuông theo kiểu bàn
cờ chẳng hạn, mỗi phần nhỏ (mỗi ô vuông) gọi là một điểm ảnh. Mỗi điểm ảnh có độ chói
trung bình và màu của nó. Số điểm ảnh càng lớn, tức là ảnh được chia ra chàng nhỏ, thì độ
chói và màu trên toàn tiết diện của mỗi điểm ảnh càng đồng nhất.
Ngược lại, nếu dùng nhiều điểm ảnh có độ chói và màu tương ứng, có thể ghép thành ảnh.
Nếu kích thước của các điểm ảnh nhỏ đến mức độ nào đó và dưới một góc nhìn nào đó, thì ta
không còn phân biệt được các phần tử riêng rẽ nữa, mà có cảm giác như tấm ảnh là một khối
liên tục chứ không phải được ghép bởi các điểm ảnh.
Hình ảnh quang học được hình thành bằng một lượt quét gồm các dòng quét theo chiều
ngang từ trái qua phải và từ trên xuống dưới. Thông tin về độ chói của các điểm ảnh trên một
dòng quét sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện tương ứng của dòng quét đó. Quá trình này
sẽ được lặp lại cho ảnh tiếp theo, và như vậy, thông tin về các ảnh liên tiếp được biến đổi
thành dòng tín hiệu theo thời gian trong khoảng thời gian quét hết một ảnh. Dòng tín hiệu có
thể chứa từ các thành phần tần số rất cao, ứng với các chi tiết rất nhỏ của hình ảnh cho đến
thành phần một chiều (DC) hoặc tần số thấp, ứng với ảnh có độ sáng đồng đều và không đổi.
Hình 2. 23: Phương quết liên tục
Quá trình quét được mô tả trên hình 2.23. Điểm bắt đầu là dòng 1 từ trái sang phải.
Hết dòng 1 tia điện tử được chuyển xuống đầu dòng 2 (bên trái). Quá trình tia điện tử đưa từ
hết dòng 1 về đầu dòng 2, tia điện tử được tắt nhờ xung xóa dòng. Thời gian tia điện tử quét
hết dòng 1 và về đầu dòng 2 gọi là thời gian quét dòng. Thời gian quét dòng bao gồm thời
gian quét thuận là thời gian quét hết dòng 1 và thời gian quét ngược là thời gian tia điện tử từ
hết dòng 1 về đầu dòng 2. Thời gian quét từ dòng 1 đến hết dòng cuối cùng là thời gian quét
thuận của một mặt. Thời gian quét ngược của mặt là thời gian tia điện tử từ hết dòng cuối
cùng về đầu dòng 1. Quá trình quét ngược của mặt tia điện tử được tắt nhờ xung xóa mặt. Mỗi
giây truyền được fa ảnh, gọi là tần số quét ảnh. lOMoARcPSD| 10435767
Do sự lưu ảnh của mắt, nếu ta truyền 24 ảnh/1 giây, khi tái tạo lại hình ảnh người xem
sẽ có cảm giác một hình ảnh chuyển động liên tục. Tuy nhiên với 24 ảnh/1 giây, ánh sáng
vẫn bị chớp, gây khó chịu cho người xem.
Đối với điện ảnh, trong thời gian chiếu một ảnh người ta ngắt ánh sáng làm hai lần. Điều
đó có nghĩa, thay vì chiếu một ảnh liên tục trong thời gian 1/24 giây, người ta chiếu ảnh đó
làm hai lần, mỗi lần 1/48 giây. Kết quả cho ta cảm giác được xem 48 ảnh/1 giây thay vì 24
ảnh/1 giây. Hình ảnh sẽ chuyển động liên tục và ánh sáng không bị chớp. Như vậy, số lưọng
ảnh truyền trong một giây càng lớn thì cử động trong ảnh càng thấy liên tục và ảnh tổng hợp không bị nhấp nháy.
Đối với truyền hình, để tránh hiện tượng bị rung, lắc hoặc có vết đen trôi trên màn ảnh khi
bộ lọc nguồn không đảm bảo chất lượng, người ta truyền 25 ảnh/1 giây đối với những nơi sử
dụng điện lưới có tần số 50Hz và 30 ảnh/1 giây đối với những nơi có tần số điện lưới 60Hz.
b. Quét xen kẽ
Để loại bỏ hiện tượng chớp sáng, người ta sử dụng phương pháp quét xen kẽ. Về cơ bản
nguyên lý quét xen kẽ giống quét liên tục, nó chỉ khác ở chỗ người ta chia một mặt thành hai
mành là mành chẵn (gồm các dòng chẵn) và mành lẻ (gồm các dòng lẻ) để truyền làm hai
lượt. Mỗi mành mang một nửa lượng tin tức của ảnh. Như vậy số mành sẽ tăng gấp đôi do
vậy mà khi khôi phục trên màn hình sẽ không bị nhấp nháy. Tuy tần số quét không thay đổi
nhưng mắt không phát hiện ra do độ rộng và khoảng cách hai dòng là rất nhỏ.
Khi quét xen kẽ thì số dòng của mỗi ảnh phải là số lẻ: z = 2m + 1, m là số nguyên. Mỗi
mành sẽ có (m + 1/2) dòng.
Trong quét xen kẽ tần số dòng (fH) là bội của tần số mành (fv): fH = (m + 1/2)fv
Ví dụ hệ truyền hình 625/50, có 50 mành, mỗi mành có 312,5 dòng:
fv = 50 Hz; fH = 25 x 625 = 50 x 312,5 = 15625 Hz.
Để lái tia điện tử người ta dùng xung quét dòng, quét mành có dạng răng cưa. 2.3.2 Đồng bộ
Thông tin về cảnh vật được truyền đi mang thông tin về độ chói, màu sắc thay đổi theo thời gian.
Ảnh cần truyền được chia thành nhiều phần tử ảnh nhỏ nhờ bộ quét, mỗi phần tử là một điểm ảnh.
Các điểm ảnh sẽ được chuyển đổi thành tín tín hiệu điện tương ứng và được sắp xếp liên
tục cho ta dòng tín hiệu mang thông tin đầy đủ của một ảnh, đây chính là tín hiệu hình. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 2. 24: Tín hiệu hình
Khi truyền hết một ảnh sẽ truyền ảnh kế tiếp. Các ảnh liên tiếp được hiển thị liên tiếp trên
màn hình và cho ta cảm giác chuyển động của vật nhờ khả năng lưu ảnh trên võng mạc của mắt người.
Dạng tín hiệu hình được vẽ trên hình 2.25. Tín hiệu hình là tín hiệu đơn cực tính, vì độ chói
của ảnh có trị số dương. Nếu ứng với điểm trắng của ảnh ta có điện áp tín hiệu là lớn nhất,
ứng với điểm đen của ảnh điện áp tín hiệu là nhỏ nhất ta có tín hiệu cực tính dương. Ngược
lại ta có tín hiệu cực tính âm.
Do tín hiệu hình đơn cực tính nên nó chứa thành phần một chiều hay trị trung bình. Trong
quá trình chuyển đổi ảnh quang thành tín hiệu điện, khi hết một dòng (quét thuận) tia điện tử
được đưa về đầu dòng tiếp theo (quét ngược). Trong quá trình quét ngược tín hiệu không
mang tin tức nên được dùng để truyền xung tắt dòng.
Tương tự thì khi hết một mành (quét thuận) tia điện tử được đưa về đầu dòng thứ nhất của
mành tiếp theo (quét ngược).
Trong quá trình quét ngược tín hiệu không mang tin tức nên được dùng để truyền xung
tắt mặt. Thời gian quét ngược của một mành thường bằng 23 30 chu kỳ của dòng.
Trong quá tình quét ảnh, xử lý tín hiệu tại phía phát, qua kênh thông tin, xử lý phía thu và
hiển thị thông tin phía thu cần phải được đồng bộ. Đồng bộ để quá trình khôi phục ảnh chính
xác theo thứ tự và đúng vị trí. Tín hiệu đồng bộ được tạo ra và chèn vào truyền cùng tín hiệu
video. Tín hiệu video, xung xóa và tín hiệu đồng bộ cho ta tín hiệu hình đầy đủ hình 2.26. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 2. 25: Xung đồng bộ và xung cân bằng
Tín hiệu đồng bộ dùng để khống chế bộ quét trong máy thu hình để điều khiển tia điện tử
của ống thu đồng bộ, đồng pha với ống phát. Tín hiệu đồng bộ là các xung, xung đồng bộ
dòng, xung đồng bộ mành. Xung đồng bộ dòng để khống chế quá trình quét dòng, xung đồng
bộ mành dùng để khống chế quá trình quét mành.
Xung đồng bộ dòng, mành được đặt trên đỉnh của xung xóa dòng, xung xóa mành.
Trong khoảng thời gian xóa mành do thời gian khá lớn so với chu kỳ một dòng nên để đồng
bộ chính xác người ta còn truyền các xung cân bằng trước và sau xung đồng bộ mành trong
khoảng thời gian xóa mành.
Phổ của tín hiệu hình là dải từ thành phần có tần số thấp nhất ứng với tần số mặt đến thành
phần tần số cao nhất ứng với các chi tiết nhỏ nhất của ảnh.
Tần số cao nhất của tín hiệu hình phụ thuộc vào số dòng quét. Để có độ rõ càng cao thì
cần số dòng quét lớn dẫn đến độ rộng dải tần tăng lên.
Tần số cao nhất của tín hiệu hình nếu sử dụng quét liên tục 625 dòng, tỉ lệ khuôn hình là 4:3 và 25 ảnh /s là:
Số phần tử ảnh trong một dòng là: 625 x (4/3) = 833.
Số phần tử ảnh trong 1 giây là: 833 x 625 x 25 =13. 106.
Như vậy tần số cao nhất của tín hiệu hình là 13MHz. Tuy nhiên khi sử dụng phương pháp
quét xen kẽ dải tần của tín hiệu hình giảm đi một nửa. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 2.26: Phổ tín hiệu hình
Phổ của tín hiệu hình trên hình 2.27. Phổ của tín hiệu hình là phổ gián đoạn, gồm các hài
của tần số mặt và các hài của tần số dòng.
Đặc điểm của tín hiệu hình là gián đoạn, giữa ác nhóm phổ hài của tần số dòng tồn tại các
khoảng trống. Trong truyền hình màu người ta lợi dụng các khoảng trống này để chèn phổ
của tín hiệu màu vào phổ tín hiệu chói.
2.4 Phát/thu tín hiệu truyền hình 2.4.1 Máy phát hình
Một máy phát vô tuyến truyền hình có nhiệm vụ phát đi đồng thời tín hiệu hình ảnh và tín
hiệu âm thanh ra một anten chung. Có thể chia máy phát vô tuyến truyền hình thành hai loại
là máy phát hình và máy phát tiếng. Máy phát hình có kết cấu rất phức tạp do tín hiệu hình có
độ rộng dải tần lớn. Hình 2.28 là sơ đồ khối cơ bản của máy phát hình.
Trong sơ đồ khối quan trọng nhất là khối điều chế kích thích. Nó có nhiệm vụ khuếch đại
xử lý, tạo sóng mang, điều chế, lọc biên tần thấp, sửa tuyến tính.
Máy phát hình được chia theo mức điều chế. Máy phát điều chế mức công suất thấp và
máy phát điều chế ở mức công suất cao, tương ứng có điều chế trung tần hay điều chế cao tần.
Các máy phát sử dụng điều chế trung tần có nhiều ưu điểm nên hiện nay chủ yếu sử dụng phương pháp này.
Hình 2.27: Sơ đồ khối cơ bản của máy phát hình lOMoARcPSD| 10435767 2.4.2 Máy thu hình
Nhiệm vụ của máy thu hình là thu tín hiệu cảm ứng từ anten thu và biến đổi thành tín hiệu hình và tiếng.
a. Sơ đồ máy thu hình màu
Sơ đồ khối máy thu hình hình 2.29. Tín hiệu cao tần đưa tới khối chọn kênh. Khối này có
nhiệm vụ chọn kênh thu, khuếch đại và biến cao tần thành trung tần hình ftth và trung tần tiếng
fttt (đổi tần). Để trung tần ổn định trong máy thu hình màu có mạch tinh chỉnh tần số AFT
(Automatic Fine Tuning). Mạch tự động điều chỉnh độ khuếch đại AGC (Automatic Gain Control).
 Đường tiếng qua khuếch đại trung tần tiếng, tách sóng điều tần, khuếch đại đưa ra loa.
 Đường hình trung tần hình qua tách sóng thị tần, khuếch đại và đưa ra hai tín hiệu chói và tín hiệu màu.
 Tín hiệu chói được khuếch đại làm trễ để cùng đến đèn hình với tín hiệu màu cùng lúc.
 Tín hiệu màu qua ma trận để tạo ra các tín hiệu hiệu màu: R-Y, G-Y, B-Y cung cấp cho đèn hình.
 Mạch tách xung đồng bộ từ tín hiệu hình để điều khiển khối quét mành, quét dòng.
 Khối quét dòng tạo điện áp lái tia điện tử theo chiều ngang. Ngoài ra nó còn cung cấp
thông tin cho mạch tạo dòng hội tụ và mạch sửa méo gối và cung cấp thông tin cho khối đồng bộ màu.
 Khối quét mành tạo điện áp lái tia điện tử theo chiều đứng. Ngoài ra nó còn cung cấp
thông tin cho mạch tạo dòng hội tụ và mạch sửa méo gối. Khối chỉnh lưu cao áp tạo
điện áp một chiều cao thế cho đèn hình.
 Ngoài ra còn các khối như: Mạch tạo dòng hội tụ, mạch cân bằng trắng, mạch khử từ,
mạch làm sạch màu và mạch nguồn. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 2.28: Sơ đồ khối máy thu hình màu 2.5
Thiết bị hiển thị
Thiết bị hiển thị hay màn hình là thiết bị cuối cùng hiển thị thông tin hình ảnh bên phát gửi
tới. Hiện nay thiết bị hiện thỉ rất đa dạng nhưng về cơ bản nó được chia làm hai công nghệ
chính: Màn hình tương tự CRT hay còn gọi là đèn hình. Màn hình công nghệ số: Màn hình
hình tinh thể lỏng LCD, màn hình Plasma, màn hình máy chiếu, màn hình LED.
 Màn hình CRT: được sử dụng phổ biến hiện nay. Chất lượng hình ảnh khá cao, khá
chân thực, và có độ tương phản tốt và hiển thị màu sắc sắc nét. Tuy nhiên, nhược điểm
chính của loại màn hình này là tiêu hao năng lượng lớn, kích thước lớn, cồng kềnh và
nặng nề. Hiện nay, đã có một số loại màn hình CRT phẳng hơn, ống hẹp hơn, có tuổi thọ lớn hơn.
 Màn hình Plasma: được tạo thành từ nhiều tế bào nhỏ chứa một loại khí đặc biệt. Khi
khí được kích thích bởi một tín hiệu điện, khí ion hóa và trở thành dạng plasma phát
sáng rực rỡ trong sắc thái của màu đỏ, xanh dương và xanh lá cây. Các tế bào được tổ
chức để tạo thành bộ 3 màu cơ bản hoặc các nhóm của ba màu sắc mà sau đó được
trộn lẫn và pha trộn bằng mắt để tạo thành hình ảnh. Tín hiệu quét các tế bào theo
chiều ngang như trong một màn hình CRT. lOMoARcPSD| 10435767
 Màn hình tinh thể lỏng LCD: sử dụng hóa chất đặc biệt kẹp giữa miếng kính. Những
hóa chất này được thiết kế để được kích hoạt bằng điện để chúng chặn ánh sáng hoặc
cho ánh sáng qua. Một ánh sáng trắng sáng được đặt phía sau màn hình. Sau đó, các
phần màu đỏ, xanh dương và xanh lá cây của màn hình được kích hoạt để đi qua vùng
mong muốn của ánh sáng. Màn hình cũng được làm theo hình thức nhóm ba chấm
màu hoặc các phân đoạn để tạo ra bất kỳ màu sắc nào mong muốn. Tín hiệu điện quét
qua các chấm màu theo chiều ngang, như trong các loại TV khác để tạo lại hình ảnh.
Màn hình LCD là rất phổ biến trong màn hình máy tính, nhưng bây giờ khá phổ biến
cho cả TV. Khi giá thành giảm sẽ có nhiều TV sử dụng màn hình LCD.
 Màn hình máy chiếu: Một lựa chọn phổ biến cho màn hình lớn là màn hình máy
chiếu. Một chùm ánh sáng rất sáng được truyền qua một màn hình LCD nhỏ hơn và
sau đó thông qua một ống kính phóng đại, tạo ra một hình ảnh từ 40 đến 60 inch (đo
theo đường chéo). Màn hình chiếu sử dụng DLP chip (Digital Light Processing Texas
Instruments). Chip được chế tạo với các hệ thống vi cơ điện tử (MEMS). Chúng bao
gồm hàng ngàn các phân đoạn nhỏ mỗi gương có góc nghiêng khác nhau có thể kiểm
soát được. Những gương phản chiếu ánh sáng qua ống kính màu để tạo ra một hình
ảnh phản chiếu rất lớn.
 Màn hình LED: Các công ty như Samsung Electronics đang đầu tư vào TV độ nét
cao với điốt phát sáng (LED) và laser, chúng tạo ra một phạm vi màu sắc rộng hơn so với bóng đèn.
 Đèn LED tạo ra các màu cơ bản: đỏ, xanh lá cây và xanh dương. Những tia sáng
được phát ra trong một dải hẹp độ dài sóng rất gần với những người duy nhất, màu sắc
tinh khiết, cho ra hình ảnh rực rỡ. Ba màu cơ bản được chiếu trong cường độ khác
nhau ở cùng một chỗ trên màn ảnh truyền hình, và tạo ra một bảng màu của các màu
sắc trong một phạm vi rộng lớn hơn so với TV mà không có công nghệ này.
Hiện tại, các đèn LED trong bộ truyền hình là tất cả trong mô hình chiếu phía sau. Các
thiết bị này được dự kiến sẽ kéo dài tuổi thọ của truyền hình, không giống như bóng đèn
thường được sử dụng trong TV chiếu phía sau, roomates thường phải được thay thế mỗi vài năm với chi phí cao.
2.6 Các chuẩn truyền hình
Truyền hình màu dựa trên lý thuyết ba màu. Trong đó mọi màu sắc đều có thể tạo ra từ
các màu cơ bản. Tín hiệu màu có độ rộng dải tần lớn hơn tín hiệu đen trắng.
Truyền hình màu được phát triển dựa trên kỹ thuật truyền hình đen trắng do đó để có thể
đồng thời sử dụng được cả truyền hình màu và đen trắng phải thỏa mãn tính kết hợp. Tức là
truyền hình màu có thể thu được chương trình đen trắng và ngược lại. Truyền hình màu cũng
không được làm tăng độ rộng băng tín hiệu, không được làm tăng số kênh thông tin. lOMoARcPSD| 10435767
2.6.1 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình màu
Hình ảnh cần truyền qua camera truyền hình màu được biến đổi thành 3 tín hiệu màu cơ
bản ER, EG, EB như hình 2.30. Các tín hiệu màu cơ bản này được đưa qua các mạch hiệu chỉnh
gamma, các mạch này sử dụng để bù méo gamma do ống thu ở phía bên thu gây lên. Các tín
hiệu đã bù méo E’R, E’G, E’B được đưa vào mạch ma trận tạo ra tín hiệu chói E’Y và hai tín
hiệu mang màu S1, S2. Các tín hiệu S1 và S2 điều chế dao động tần số mang phụ tạo ra tín hiệu
mạng màu cao tần UC. Trong bộ cộng, các tín hiệu E’Y và UC được trộn với nhau để trở thành
tín hiệu truyền hình màu tổng hợp EM = E’Y + E’C. Tín hiệu EM này được truyền đến bên thu
bằng cáp, hệ thống viba hoặc máy thu phát vô tuyến điện.
Hình 2.29: Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền hình màu
Quá trình biến đổi các tín hiệu màu cơ bản ER, EG, EB thành tín hiệu truyền hình màu tổng
hợp EM gọi là quá trình mã hoá tín hiệu màu.
Bên thu sau khi tách sóng video nhận được tín hiệu màu EM. Quá trình này gọi là quá trình giải mã tín hiệu màu.
EM được lọc ra lấy tín hiệu chói và tín hiệu màu cao tần. Sau tách sóng màu ta thu được hai
tín hiệu hiệu số màu. Từ tín hiệu chói và tín hiệu hiệu số màu ma trận sẽ tạo ra tín hiệu màu cơ bản E E E , , ,
R , G , B đưa đến ống thu để cho hình ảnh đã truyền.
2.6.2 Tín hiệu truyền hình màu
a. Tín hiệu chói
Các tín hiệu truyền hình màu cơ bản đều có mang tin tức về độ chói, vì rằng khi độ chói
của hình cần truyền tăng hoặc giảm thì biên độ các tín hiệu màu cơ bản cũng tăng hoặc giảm
theo, nhưng tỷ lệ giữa chúng không thay đổi.
Tín hiệu chói trong các hệ truyền hình màu sau hiệu chỉnh gamma được chọn theo biểu thức:
E’Y = 0,299E’R + 0,587E’G + 0,114E’B lOMoARcPSD| 10435767 Hay có thể viết:
Y’ = 0,299R’ + 0,587G’ + 0,114B’ Trong đó:
E’Y là điện áp tín hiệu chói sau khi chỉnh gamma
E’R, E’G, E’B là các điện áp tín hiệu màu sau khi đã chỉnh gamma.
b. Tín hiệu hiệu số màu
Cần chọn tín hiệu mang màu sao cho khi phát ảnh đen trắng thì tín hiệu mang màu triệt tiêu,
chỉ còn lại Y. Ngoài ra tín hiệu mang màu không tăng biên độ khi tăng độ chói của ảnh, nghĩa
là tín hiệu mang màu không mang tin tức về độ chói. Các tín hiệu mang màu được truyền đi
là các tín hiệu hiệu màu R-Y và B-Y.
Người ta không truyền G-Y vì nó có dải băng rộng hơn hai hiệu màu kia và biên độ biến
thiên của G-Y nhỏ không rõ ràng.
Tại bên thu G-Y sẽ được tìm lại thông qua R-Y và B-Y theo công thức sau:
Y’ = 0,299R’ + 0,587G’ + 0,114B’
= 0,299(R’-Y’) + 0,587(G’-Y’) +0,114(B’-Y’) + Y’ 0,299(R’ Y )’ 0,114 B ’ Y’ 0,587 G’-Y’ =
= 0,509(R’-Y’) – 0,194(B’-Y’)
c. Tín hiệu thành phần và tín hiệu tổng hợp
Hệ thống truyền hình cho phép sử dụng hai dạng tín hiệu, được gọi là tín hiệu video thành
phần và tín hiệu video tổng hợp, để xử lý, lưu trữ và truyền phát chương trình.
Tín hiệu video thành phần bao gồm bộ ba tín hiệu được xử lý riêng rẽ. Có hai tập các tín
hiệu video thành phần được sử dụng, bao gồm:
Tín hiệu RGB: Các tín hiệu thành phần RGB là các tín hiệu cơ bản của truyền hình màu,
mỗi một tín hiệu biểu diễn cho một màu cơ bản.
Tín hiệu Y, R-Y và B-Y: Các tín hiệu Y, R-Y và B-Y là tổ hợp các giá trị tín hiệu màu cơ bản RGB.
Như vậy tín hiệu video thành phần chỉ cần một kênh truyền, còn tín hiệu video thành phần
cần tới ba kênh truyền và có độ rộng băng tần lớn hơn. Tùy theo yêu cầu trong từng lĩnh vực
mà loại tín hiệu nào được sử dụng. lOMoARcPSD| 10435767
d. Ghép phổ tín hiệu mang màu và tín hiệu chói
Nếu tín hiệu mang màu được đem điều chế một dao động có tần số mang phụ fSC sao cho
tín hiệu đã điều chế (gọi là tín hiệu mang màu cao tần) có các vạch phổ nằm đúng vào vùng
khe hở của phổ tín hiệu mang màu có thể phát đi cùng với tín hiệu chói trong cùng một dải tần số.
Các vạch phổ của tín hiệu mang màu cao tần được “ghép” xen kẽ với các vạch phổ của tín
hiệu chói. Lúc đó tần số mang phụ fSC phải bằng (n-1/2)fH, trong đó n là số nguyên, fH là tần số dòng.
Hình 2.30: Phổ tín hiệu chói và tín hiệu màu cao tần
Phép điều chế ở đây nhằm dịch phổ của tín hiệu mang màu lên phía tần số cao của tín hiệu
chói, đồng thời đảm bảo cho các vạch phổ của hai loại tín hiệu có thể đan vào nhau mà không
trùng pha. Hình 2.31 minh hoạ phổ tín hiệu chói và tín hiệu hiệu màu cao tần.
Bên máy thu chỉ cần một bộ lọc đặc biệt có dạng thông dải hoặc đặc tính hình lược có thể
tách riêng tín hiệu mang màu cao tần ra khỏi tín hiệu chói. Tín hiệu mang màu cao tần nhận
được sau bộ lọc là tín hiệu mang màu tần số video. Sự điều chế có thể là điều biên, điều tần
hoặc điều biên lẫn điều pha… Sau tách sóng chúng ta lại thu được tín hiệu mang màu tần số video (tần số cơ sở).
Như vậy, khi chọn tần số sóng mang phụ cần phải thoả mãn:
 Tần số mang phụ phải ở miền tần số cao của phổ tín hiệu chói
 Phải nhỏ hơn tần số cao nhất của phổ tần tín hiệu chói
Việc ghép phổ các tín hiệu như vậy có thể tiết kiệm được dải thông của hệ thống truyền
hình, tuy nhiên không tránh khỏi sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các loại tín hiệu. Tín hiệu tần lOMoARcPSD| 10435767
số mang phụ fSC có thể gây nhiễu dưới dạng màn lưới trên màn ảnh. Đồng thời tín hiệu chói
có thể gây lên sự sai màu do các thành phần tần số cao của tín hiệu chói không tách bỏ hoàn
toàn ra khỏi tín hiệu mang màu bằng các bộ lọc đơn giản được. Để giảm ảnh hưởng này có thể:
 Chọn tần số mang phụ cao đến mức cho phép, bởi vì, ở miền tần số càng cao biên độ
của thành phần phổ của tín hiệu chói càng nhỏ.
 Tăng đến mức cho phép giá trị tín hiệu màu.
Với cách bố trí tần số như vậy, các thành phần phổ của tín hiệu chói và của tín hiệu màu
không trùng nhau, nên ở phía thu có khả năng tách riêng chúng.
Thông thường tín hiệu mang màu được phát có dải tần chỉ khoảng 1,5 MHz. Cơ sở để chọn
dải tần tín hiệu mang màu thấp như vậy là khả năng phân biệt của mắt đối với các chi tiết có
màu kém hơn các chi tiết đen trắng.
Nếu dải tần của tín hiệu chói khoảng 6 MHz thì tần số mang phụ chọn khoảng 4,5 MHz.
Chọn tần số mang phụ cao hơn thì các lưới nhiễu khó nhận thấy hơn nhưng làm cho phổ tín
hiệu mang màu cao tần không nằm gọn trong phổ của tín hiệu chói, làm mở rộng dải thông
của cả hệ thống truyền hình màu. Việc chọn tần số mang phụ trong các hệ thống truyền hình
màu khác nhau sẽ được xem xét kỹ trong các phần sau.
2.6.3 Bộ lập mã màu và bộ giải mã màu
Hình 2.32 minh hoạ sơ đồ khối chức năng một bộ mã hoá tín hiệu truyền hình màu.
Ma trận tạo ra thành phần tín hiệu chói E’Y và các tín hiệu màu E’R-Y và E’B-Y từ các tín hiệu
màu cơ bản E’G, E’B, E’R. Thành phần hiệu màu qua một bộ lọc để giới hạn dải thông, sau đó
đưa và điều chế hai sóng mang phụ. Bộ cộng phối hợp hai tín hiệu hiệu màu đã điều chế và
tín hiệu chói được làm trễ (đồng bộ với tín hiệu hiệu màu qua các quá trình xử lý trước đó),
tạo ra tín hiệu tổng hợp tại đầu ra.
Hình 2. 31: Sơ đồ khối bộ mã hoá màu lOMoARcPSD| 10435767
Hình 2.33 minh hoạ quá trình giải mã từ tín hiệu tổng hợp thành các tín hiệu màu cơ bản.
Đây là quá trình ngược lại so với quá trình tổng hợp tín hiệu màu.
Tín hiệu truyền hình màu tổng hợp được đưa qua các bộ lọc để lấy được thành phần tín hiệu
màu và tín hiệu chói riêng biệt. Thành phần tín hiệu màu được giải điều chế để tạo lại các tín
hiệu màu ban đầu. Tín hiệu chói cũng được làm trể để phối hợp với quá trình xử lý ở kênh
màu. Ba tín hiệu này được đưa vào ma trận để biến đổi thành các tín hiệu màu cơ bản.
Hình 2. 32: Sơ đồ khối bộ giải mã màu
2.6.4 Hệ truyền hình màu NTSC
Năm 1950, hệ thống truyền hình màu NTSC (National Television Standard Committee)
được hình thành tại Mỹ có tính tương hợp đầu tiên trên thế giới. Theo hệ NTSC, tín hiệu chói
được tạo ra từ ba tín hiệu màu cơ bản và phát đi trong toàn dải tần dành cho hệ thống truyền
hình đen trắng thông thường. Tín hiệu chói được xác định theo biểu thức:
Y’ = 0,299R’ + 0,587G’ + 0,114B’
Trong đó Y’ ,R’, G’, B’ là giá trị điện áp tín hiệu chói và ba màu cơ bản sau hiệu chỉnh
gamma. Tần số cao nhất của tín hiệu chói là 4,2 MHz.
Hình 2. 33: Quan hệ giữa I, Q và (R - Y) và (B - Y)
Hai tín hiệu khác được truyền đồng thời cùng một lúc với tín hiệu chói là hai tín hiệu mang
tin tức về màu. Hệ NTSC cho phép dùng một tín hiệu màu có dải tần rộng và một tín hiệu
màu có dải tần hẹp hơn, phối hợp độ rõ màu của ảnh truyền hình và khả năng chống lại các lOMoARcPSD| 10435767
hiện tượng nhiễu giữa các tín hiệu màu sau mạch tách sóng đồng bộ. Để có thể “đan” các vạch
phổ của tín hiệu màu vào tín hiệu chói, các tín hiệu màu được dịch phổ về phía trên bằng phép
điều chế với tần số mang phụ xác định. Sự điều chế ở đây khá đặc biệt gọi là điều chế vuông
góc, cho phép bằng một sóng mang phụ có thể mang đi hai tin tức độc lập, đó là hai tín hiệu màu.
Kết quả nghiên cứu cho thấy chỉ có các màu nằm theo hướng Q (hình 2.34) lệch pha
330 so với trục B-Y (màu tía thiên về lơ) là mắt người phân tích kém nhất và dải tần tương
ứng chỉ cần 0,5 MHz. Còn lại tất cả các hướng khác, dải thông tương ứng đều xấp xỉ 1,5 MHz.
Vì vậy, ở hệ NTSC không sử dụng hệ trục (R-Y) và (B-Y) mà hai tín hiệu màu tính theo hệ
toạ độ I(E’I), Q(E’Q) và được gọi là tín hiệu I và Q. Tín hiệu màu I và Q được tính theo biểu thức:
I 0,877(R Y c) os330 0,493(B Y)sin330
Q 0,877(R Y)sin330 0,493(B Y c) os330
I 0,735(R Y) 0,268(B Y)
Q 0,487(R Y) 0,413(B Y)
Ở đây tín hiệu R-Y được nén với hệ số 0,877, còn B-Y được nén với hệ số 0,413 để giảm
sự ảnh hưởng của tín hiệu màu vào tín hiệu chóiViệc xoay hệ trục đi 330 như trên giúp dải tần
tín hiệu Q chỉ 0,5 MHz và dải tần tín hiệu I theo lý thuyết là 1,5 MHz trên thực tế cũng chỉ
truyền 1,2 MHz. Với cách chọn trục như vậy có thể giảm thiểu tối đa sự phá rối của tín hiệu
sắc vào tín hiệu chói, đồng nghĩa với việc thu hẹp dải thông tín hiệu sắc càng nhiều, càng tốt,
khi tín hiệu hình màu NTSC được truyền đi trên kênh sóng FCC hẹp có 4,5 MHz trong đó Y chỉ có 4,2 MHz.
a. Điều chế vuông góc
Trước khi nằm chèn vào (nhập chung vào) với tín hiệu chói, hai tín hiệu sắc được điều biên
nén vào sóng mang phụ fSC có tần số được chọn là 3,58 MHz.
Hình 2.34: Điều chế vuông góc lOMoARcPSD| 10435767
Hình 2.35 là sơ đồ khối mạch điều chế vuông góc, từ tín hiệu điều chế E’I và E’Q với
sóng mang phụ. Sau điều chế hai tín hiệu được cộng tuyến tính bởi mạch cộng.
b. Sóng mang phụ
Cả hai tín hiệu I và Q được điều chế vuông góc với tần số sóng mang bằng: fSC = (2n+1)(fH/2) Trong đó : - n là số nguyên dương - fH là tần số dòng
- fSC là tần số sóng mang phụ
Với fSC bằng một số lẻ lần nửa tần số dòng, phổ của tín hiệu màu sau điều chế sẽ xen kẽ với
phổ của tín hiệu chói. Thông tin về màu sắc của ảnh cần truyền được truyền cùng dải phổ của
tín hiệu truyền hình đen trắng. Để tránh can nhiễu vào tín hiệu chói, hiệu giữa trung tần tiếng
và sóng mang màu phải bằng một số lẻ lần nửa tần số dòng. Nói một cách khác, trung tần
tiếng (ftt) phải bằng một số nguyên lần tần số dòng:
Mặt khác, hệ NTSC ra đời trong môi trường đã tồn tại truyền hình đen trắng theo tiêu chuẩn
FCC trong nhiều năm. Trung tần tiếng của hệ FCC đã được xác định bằng 4,5 MHz. Vì vậy,
với hệ NTSC tiêu chuẩn (z = 525 dòng) chọn n = 286 sẽ thoả mãn điều kiện trên, ta có: Tần số dòng: 4,5.106 fH (NTSC) 15734,264Hz 286 Tần số mặt: f f H V 2 59,94Hz z Tần số sóng mang phụ: f SC
(2n 1)( fH / 2) 3,58MHz
Với hệ NTSC 625 dòng, chọn n = 283 ta có: f SC
(2n 1)( fH / 2) 4,43MHz
c. Tín hiệu đồng bộ màu
Tại máy thu nhận được tín hiệu điều biên nén, phải tách sóng để lấy lại tín hiệu. Một
cách đơn giản là “kéo dãn” sóng điều biên nén ra bằng cách cộng thêm vào sóng điều biên lOMoARcPSD| 10435767
nén một sóng mang hình sin thuần tuý. Phép cộng này chỉ lấy đúng ra được tín hiệu khi pha
của sóng sin cũng chính là pha của sóng điều biên nén. Tức là để cho màu sắc của ảnh truyền
hình màu không sai khác so với màu sắc của ảnh cần truyền đi, cần phải đảm bảo điều kiện
tần số và pha của sóng mang phụ chuẩn được tạo ra của máy thu hình và sóng mang phụ ở
phía phát luôn luôn bằng nhau.
Hình 2.35: Xung đồng bộ màu hệ NTSC
Tại máy thu người ta có thể dễ dàng tạo ra sóng mang hình sin bằng một thạch anh, nhưng
làm sao đảm bảo pha của sóng sin này cũng trùng với pha của sóng mang tại đài phát. Đối với
hệ NTSC, do tần số mang màu fSC bị nén hoàn toàn ở mạch điều biên cân bằng, bên phát
không truyền sang phía thu, vì vậy máy phát phải truyền đi tín hiệu đồng bộ màu (Colour
Burst), mang tin tức về pha gốc của sóng mang phụ, để thực hiện đồng bộ và đồng pha cưỡng
bức sóng mang phụ được tạo ra ở máy thu.
Tín hiệu đồng bộ màu là chuỗi xung gồm 8 đến 10 chu kỳ, có tần số đúng bằng tần số sóng
mang phụ, và được đặt sau các xung xóa dòng. Xung đồng bộ màu trên hình 2.36. d. Phổ tần
của các tín hiệu
Phổ của tín hiệu màu tổng hợp trong hệ NTSC, bao gồm phổ tần tín hiệu chói Y’ và phổ tần
tín hiệu màu I và Q. Dải tần của tín hiệu chói từ (0÷4,2) MHz, của tín hiệu màu Q từ (3÷4,2)
MHz, của tín hiệu màu I từ (2,3÷4,2) MHz. Cả hai dải biên tần của tín hiệu Q đều được truyền
sang phía thu còn tín hiệu I bị nén một phần biên tần trên, hình 2.37. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 2.36: Phổ tần tín hiệu màu
e. Bộ lập mã màu
Hình 2.38 là sơ đồ khối đơn giản của bộ lập mã màu ở hệ NTSC. Trong sơ đồ này không
vẽ các mạch khuếch đại, mạch ghim, mạch vi phân…
Mạch ma trận hình thành tín hiệu chói Y’ và hai tín hiệu màu I, Q từ các tín hiệu màu cơ bản R’, G’, B’.
Mạch lọc thông thấp (LTT) đối với tín hiệu I có tần số giới hạn trên là 1,3 MHz (ở mức 2
dB); còn đối với tín hiệu Q là 0,6 MHz (ở mức 6dB).
Mạch tạo sóng mang phụ (TSMP) bằng thạch anh tạo ra dao động điều hoà có tần số fSC
= 3,58 MHz và góc pha là 1800 (so với trục (B-Y). Dao động này qua mạch dịch pha -570,
đảm bảo cho sóng mang phụ đặt lên mạch điều biên cân bằng (ĐBCB1) có góc pha ĐBCB2
có góc pha 330. Tại lối ra mạch cộng C2 nhận được tín hiệu màu um. Tại mạch cộng C1 thực
hiện cộng tín hiệu chói với xung đồng bộ đầy đủ và xung tắt đầy đủ.
Tín hiệu Y’ qua đường truyền có dải thông tần rộng nhất, còn tín hiệu Q qua đường truyền
có dải thông tần hẹp nhất, cho nên tín hiệu Q truyền với vận tốc chậm nhất, còn tín hiệu Y’
truyền với vận tốc nhanh nhất. Để cho các tín hiệu Y’, I và Q ứng với từng phần tử ảnh đến
mạch cộng C3 cùng một lúc, phải có trễ 1 với thời gian trễ chứng 0,7 µs và trễ 2 với thời gian trễ chứng 0,5 µs. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 2.37: Sơ đồ khối đơn giản của bộ lập mã màu ở hệ NTSC
Tại mạch cộng C3, cộng tín hiệu chói (kể cả XĐBĐĐ và XTĐĐ) với tín hiệu màu và tín
hiệu đồng bộ màu. Tín hiệu màu đầy đủ Utổng nhận được trên lối ra C3 qua mạch lọc thông
thấp có dải thông (0÷4,2) MHz truyền tới máy phát hình.
f. Bộ giải mã màu Kênh chói
Theo hình 2.39, kênh chói gồm có mạch nén dao động tần số hiệu (4,5MHz), dây trễ, mạch
lọc chặn dải và một số tầng khuếch đại.
Dây trễ dải rộng, có dải thông 4,2MHz, để cho tín hiệu chói và các tín hiệu màu của cùng
một ảnh phần tử đến mạch ma trận cùng một lúc.
Mạch lọc chắn dải nén sóng mang phụ và các thành phần phổ của tín hiệu màu gần fSC nhằm
giảm ảnh hưởng của tín hiệu màu đến chất lượng ảnh truyền hình màu.
Trong kênh chói còn có thể có mạch ghim khôi phục thành phần một chiều của tín hiệu. Kênh màu
Gồm có mạch lọc thông dải, mạch tách sóng đồng bộ, lọc thông thấp và một số tầng khuếch
đại và dây trễ dải hẹp. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 2.38: Sơ đồ khối chức năng bộ giải mã màu hệ NTSC
Mạch lọc thông dải chọn lấy tín hiệu màu, tín hiệu đồng bộ màu và nén các thành phần
tần số thấp của tín hiệu chói nằm ngoài phổ tần của tín hiệu màu. Ở lối ra của các mạch lọc
thông thấp nhận được tín hiệu màu I và Q.
Mạch ma trận tạo các tín hiệu màu cơ bản R’, G’, B’ từ các tín hiệu Q, I, Y’. Các tín hiệu
này sau khi được khuếch đại đến giá trị cần thiết đảm bảo cực tính âm, sẽ đặt lên catốt của
súng điện tử tương ứng trong đèn hình màu.
2.6.5 Hệ truyền hình màu PAL
Hệ truyền hình NTSC tồn tại một số nhược điểm như sự nhạy cảm của tín hiệu màu với
méo pha, và méo pha vi sai- do sự biến đổi pha sóng mang phụ, làm cho màu sắc ảnh khôi
phục không được chính xác. Thiết bị của hệ thống đòi hỏi độ chính xác cao. Để khắc phục
nhược điểm của hệ thống NTSC, nhiều hệ truyền hình màu đã lần lượt ra đời và có những
khác biệt so với hệ NTSC. Hệ truyền hình PAL là hệ truyền hình được CHLB Đức nghiên
cứu và được xem là hệ tiêu chuẩn từ năm 1966. Đây là truyền hình đồng thời, nó đồng thời
truyền tín hiệu chói và hai tín hiệu hiệu màu.
a. Tín hiệu PAL và phương pháp điều chế
Tín hiệu chói Y của hệ PAL cũng được xác định theo biểu thức như tronh hệ NTSC. Dải
tần tín hiệu video hệ PAL rộng 5 MHz, tương thích với tiêu chuẩn quét 625/50. Tín hiệu màu
được ghép kênh theo tần số cùng tín hiệu chói để truyền đi. Hai tín hiệu hiệu màu là:
V 0,877(R Y) 0,615R 0,515G 0,1B lOMoARcPSD| 10435767 U 0,493(B
Y) 0,147R 0,2939G 0,437B
Hai tín hiệu hiệu màu U và V có độ rộng dải tần bằng nhau và bằng 1,3 MHz. Hệ PAL dùng
một song mang phụ mang đồng thời hai tín hiệu hiệu màu U và V, dùng phương pháp điều
chế vuông góc và có thành phần sóng mang phụ mang tín hiệu V đảo pha theo từng dòng quét.
Việc đảo pha này xảy ra trong thời gian quét ngược của dòng.
Việc đảo pha thành phần sóng mạng phụ tín hiệu hiệu màu V của hệ PAL nhằm giảm ảnh
hưởng của méo pha tín hiệu màu đến chất lượng ảnh màu được khôi phục.
Ở bộ giải mã màu, việc cộng tín hiệu màu của hai dòng liên tiếp thường thực hiện bằng dây
trễ có thời gian trễ tH.
b. Tần số sóng mang phụ
Khi chọn tần số sang mang phụ cần xét đến các yếu tố như:
 Ảnh hưởng của sóng mang phụ đến ảnh truyền hình đen trắng. Để giảm tính rõ rệt của
ảnh nhiễu do tín hiệu màu sinh ra trên ảnh truyền hình ở máy thu đen trắng, tần số số
sóng mang phụ ở hệ PAL được chọn theo: f SC (2n 1). fH 2 2
Để tiếp tục giảm nhỏ mức độ rõ rệt của nhiễu, người ta xê dịch thêm ảnh nhiễu một lượng fH/2 . Lúc đó: f SC (2n 1). fH fV 2 2 2
 Tần số sóng mang phụ phải ở miền tần số cao của phổ tần tín hiệu chói.
 Thuận tiện cho việc biến đổi tín hiệu của hệ PAL thành tín hiệu của hệ NTSC, và ngược lại.
 Dễ thực hiện chia tần để tạo ra các tần số fH, 2fH, fV nhằm làm cho giữa chúng có mối
liên hệ mật thiết với nhau.
 Với những yêu cầu trên, ở hệ PAL 625 dòng; chọn n = 284, fH = 15625, fV = 50 Hz.
Tần số sóng mang phụ fSC được chọn: f f H fV SC (2n 1). 4,43MHz 2 2 2 lOMoARcPSD| 10435767
c. Tín hiệu đồng bộ màu
Cũng như đối với hệ NTSC, do phía phát sử dụng điều biên cân bằng, nên cần phải truyền
đi tín hiệu đồng bộ màu (hình 2.40), để thực hiện đồng bộ và đồng pha tín hiệu sóng mang
phụ chuẩn được tạo ở máy thu hình.
Hình 2.39: Tín hiệu đồng bộ màu hệ PAL
Ngoài ra, ở hệ PAL, thành phần sóng mang phụ mang tín hiệu màu V đảo pha theo từng
dòng, cho nên phía phát còn phải truyền thêm tin tức để phía thu biết được pha của từng dòng quét.
Tín hiệu động bộ màu của hệ PAL là chuỗi xung gồm 8 đến 11 chu kỳ, có tần số đúng bằng
tần số mang màu fSC được đặt ở sườn phía sau của các xung xoá dòng.
Pha ban đầu của tín hiệu đồng bộ màu của hệ PAL luôn thay đổi theo từng dòng để đảm
nhận chức năng đồng pha giữa các chuyển mạch điện tử.
d. Phổ tần của tín hiệu
Phổ tín hiệu màu hệ PAL được vẽ trên hình 2.41.
Hình 2.40: Phổ tần tín hiệu màu hệ PAL lOMoARcPSD| 10435767
e. Bộ mã hoá tín hiệu màu
Hình 2.42 vẽ sơ đồ khối đơn giản của một bộ mã hoá tín hiệu màu hệ PAL. Các tín hiệu
màu đã sửa méo gamma được đưa vào ma trận điện trở để tạo ra tín hiệu chói và hai tín hiệu màu.
Các tín hiệu hiệu màu được giới hạn dải thông là 1,2 MHz trước khi đưa vào bộ điều chế
cân bằng tương ứng. Một sóng mang phụ tần số 4,43 MHz được đưa vào bộ điều chế U và
qua một bộ dịch pha ±900 đưa vào bộ điều chế V.
Hình 2.41: Bộ mã hóa tín hiệu PAL
Tín hiệu đồng bộ màu cũng được tạo ra nhờ một bộ di pha ±1350. Pha của tín hiệu U
và tín hiệu đồng bộ màu sẽ được chuyển tại tần số fd/2 = 7812,5Hz. Tín hiệu Y được làm trễ
để bù lại thời gian xử lý tín hiệu tại bộ lọc của tín hiệu hiệu màu. Bộ cộng sẽ phối hợp tín hiệu
chói, biên của tín hiệu thành phần màu đã điều chế, tín hiệu đồng bộ đầy đủ và đồng bộ sóng
mang phụ để tạo thành tín hiệu tổng hợp. f. Bộ giải mã tín hiệu màu PAL
Sơ đồ khối quá trình giải mã tín hiệu PAL được vẽ trên hình 2.43. Các dải biên tín hiệu màu
được tách ra nhờ bộ lọc thông dải và đưa vào hai bộ giải điều chế và đưa vào bộ tách tín hiệu
đồng bộ màu. Tín hiệu đồng bộ màu được điều khiển bằng một khoá màu lấy từ tín hiệu đồng
bộ dòng. Đầu ra của tín hiệu này dùng để đồng bộ bộ tạo sóng mang phụ.
Sóng mang phụ có pha biến đổi theo dòng giữa các giá trị ±1350 tuỳ theo vector U. Đầu ra
bộ lọc thong thấp đưa vào bộ trễ 1TH và các bộ cộng, trừ. Tín hiệu tại đầu ra của bộ cộng chứa lOMoARcPSD| 10435767
các biên của U. Tín hiệu tại đầu ra của bộ trừ lần lượt là các biên của tín hiệu ±V. Hai tín hiệu
này được đưa vào hai bộ tách song đồng bộ. Pha của sóng mang phụ đưa vào bộ tách song U
là không đổi. Pha của sóng mang phụ đưa vào bộ tách sóng V biến đổi lần lượt ±900 theo từng dòng.
Các tín hiệu hiệu màu sau tách sóng và tín hiệu chói sau bộ trễ được đưa vào ma trận để tạo
lại tín hiệu màu cơ bản ban đầu. Có thể nhận thấy, độ phân giải màu theo chiều dọc ở hệ PAL
bằng một nửa độ phân giải của thông tin chói.
Hình 2.42: Bộ giải mã tín hiệu PAL
2.6.6 Hệ truyền hình màu SECAM
Hệ truyền hình màu SECAM là hệ truyền hình màu đồng thời- lần lượt. Sau nhiều năm
hoàn thiện, năm 1967, hệ này có tên SECAM IIIB hay còn gọi là SECAM tối ưu. Hệ SECAM
IIIB có tính chống nhiễu tương đối cao, kém nhạy với méo pha, méo pha- visai, méo biên độ- visai.
a. Tín hiệu màu và phương pháp điều chế
Tín hiệu chói Y’ được truyền ở tất cả các dòng, còn hai tín hiệu hiệu màu D’R và D’B truyền
lần lượt theo dòng quét trên hai sóng mang phụ có tần số trung tâm là fOR và fOB theo phương pháp điều tần.
Tín hiệu chói Y’ vẫn được tính theo biểu thức như hệ NTSC, nhưng dải tần rộng 6 MHz:
Y’ = 0,299R’ + 0,587G’ + 0,114B’ Hai tín hiệu hiệu màu là: D ' R 1,9(R Y) D ' B 1,5(B Y) lOMoARcPSD| 10435767
Hai tín hiệu màu này có độ rộng dải tần bằng nhau và bằng 1,3 MHz (ở mức -3 dB). Dấu
trừ trước biểu thức trên biểu thị bởi cực tính tín hiệu (R-Y).
Hệ SECAM IIIB truyền lần lượt tín hiệu hiệu màu D’R và D’B để tránh nhiễu giao thoa giữa
chúng trên đường truyền.
Đối với các dòng truyền tín hiệu DR thì tần số mang màu phụ khi chưa điều chế bằng: f OR 282.fH 282.15,625 4,40625MHz
Đối với các dòng truyền tín hiệu DB thì tần số mang màu phụ khi chưa điều chế bằng: f OB 272.fH 272.15,625 4,25MHz
Chọn fOR và fOB khác nhau để tăng tính chống nhiễu mà không làm giảm hệ thống tương
hợp và tần cao làm giảm méo giao thoa giữa các tín hiệu màu ở máy thu hình.
b. Làm méo tần thấp và tần cao
Ở hệ SECAM áp dụng biện pháp làm méo tín hiệu màu tần thấp và tần cao.
Làm méo tần thấp được thực hiện trước khi điều tần, nhằm làm tăng tính chống nhiễu của
hệ thống. Như vậy sau mạch tách sóng tần số phải có mạch sửa méo tần thấp.
Mạch làm méo tần cao được mắc sau mạch điều tần. Để khôi phục lại tín hiệu ban đầu tại
lối vào bộ giải mã màu của máy thu phải có mạch sửa méo tần cao.
c. Tín hiệu đồng bộ màu
Để tín hiệu màu DR và DB được quét lần lượt theo từng dòng trên màn hình của máy thu
hình đồng bộ với tín hiệu màu phát lần lượt theo từng dòng, máy phát phải truyền đi tín hiệu đồng bộ màu.
Đồng bộ theo mành
Tín hiệu đồng bộ theo mành là tín hiệu điều tần. Tín hiệu đồng bộ màu theo mành có tần số
thay đổi với các xung có cực tính dương và cực tính âm.
Đối với các xung có cực tính dương tần số biến thiên từ 4,406 MHz đến 4,756 MHz. Còn
với các xung có cực tính âm tần số biến thiên từ 4,25 MHz đến 3,9 MHz.
Đồng bộ theo dòng
Xung đồng bộ màu theo dòng của hệ SECAM là một dao động điều hòa được xếp ở sườn
sau xung xóa dòng. Tần số của xung đồng bộ màu theo dòng bằng f '
OR đối với dòng truyền DR và bằng f '
OB đối với dòng truyền DB . lOMoARcPSD| 10435767
d. Phổ của tín hiệu màu tổng hợp
Phổ của tín hiệu màu tổng hợp trong hệ SECAM bao gồm phổ của tín hiệu chói Y’ và phổ
tín hiệu điều tần của hai tín hiệu hiệu màu D’R và D’B hình 2.44. Hai tín hiệu màu được truyền
đầy đủ cả hai biên tần, biên độ nhỏ hơn biên độ tín hiệu chói.
Hình 2.43: Phổ tần tín hiệu màu hệ SECAM
d. Mã hóa tín hiệu SECAM
Hình 2.44: Sơ đồ khối của bộ mã hóa SECAM
Hình 2.45 là sơ dồ khối đơn giản của bộ mã hóa SECAM. Các màu cơ bản sau khi
được sửa méo gamma đư vào ma trận để tạo tín hiệu chói và hai tín hiệu hiệu màu. Hai tín
hiệu hiệu màu có dải tần là 1,5MHz, qua bộ làm méo, đưa vào mạch điều tần. Đầu ra các bộ
điều tần là bộ chuyển mạch tần số fH/2 = 7,8125kHz để chọn lần lượt từng dòng, qua bộ lọc
chuông trước khi đưa vào bộ cộng.
Tín hiệu chói được làm trễ để bù lại hai tín hiệu màu. Sau bộ cộng sẽ cho tín hiệu tổng hợp. lOMoARcPSD| 10435767
e. Giải mã tín hiệu SECAM
Hình 2.46 là sơ đồ khối bộ giải tín hiệu SECAM. Tín hiệu tổng hợp được đưa qua bộ lọc
thông thấp có suy giảm tại các tần số 4,25MHz và 4,4MHz để thu được tín hiệu chói. Tín hiệu
tổng hợp qua bộ lọc thông dải và bộ lọc chuông ngược cho ta tín hiệu màu điều chế. Tín hiệu
này được đưa vào chuyển mạch trực tiếp và qua dây trễ 1TH.
Bộ chuyển mạch có tần số 7,8125kHz, để sóng mang màu vào bộ tách sóng theo thứ tự.
Sóng mang phụ được hạn biên trước khi đưa vào bộ tách sóng.
Tín hiệu màu sau khi được tách sóng qua bộ sửa méo đưa vào ma trận cùng tín hiệu chói
được làm trễ. Ma trận sẽ cho ra ba màu cơ bản ban đầu.
Hình 2.45: Bộ giải mã tín hiệu SECAM
2.7 Kết luận chương 2
Chương 2 đã trình bày các kiến thức cơ bản về truyền hình tương tự đen trắng và truyền
hình tương tự màu. Cụ thể các nội dung kiến thức đó là các nguyên lý về ảnh truyền hình, kỹ
thuật quét và đồng bộ, quá trình thu phát truyền hình và các chuẩn truyền hình như: NTSC,
PAL, SECAM. Đặc biệt lưu ý về đồng bộ màu trong các hệ thống truyền hình màu tương tự.
Ôn tập chương 2
1. Trình bày về sơ đồ khối của hệ thống truyền hình vô tuyến?
2. Trình bày về ảnh truyền hình?
3. Trình bày về kỹ thuật quét và đồng bộ trong truyền hình?
4. Trình bày về các chuẩn truyền hình mầu? lOMoARcPSD| 10435767
CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH SỐ
3.1 Giới thiệu chung về truyền hình số
Truyền hình số là tên gọi một hệ thống truyền hình mới mà tất cả các thiết bị kỹ thuật từ
Studio cho đến máy thu đều làm việc theo nguyên lý kỹ thuật số. Trong đó, một hình ảnh
quang học do camera thu được qua hệ thống ống kính, thay vì được biến đổi thành tín hiệu
điện biến thiên tương tự như hình ảnh quang học (cả về độ chói và màu sắc) sẽ được biến đổi
thành một dãy tín hiệu nhị phân (dãy các số 0 và 1) nhờ quá trình biến đổi tương tự số. lOMoARcPSD| 10435767
Số hóa toàn bộ hệ thống truyền hình nghĩa là chuyển tín hiệu tương tự sang dạng số từ
Camera truyền hình, máy phát hình, kênh truyền đến máy thu hình. Tuy nhiên, việc số hóa
hệ thống truyền hình hiện nay vẫn theo nguyên tắc giữ mối quan hệ với các hệ thống truyền
hình tương tự (NTSC, PAL, SECAM). 3.1.1
Các đặc trưng cơ bản
Một số vấn đề có liên quan đến truyền hình số và truyền hình truyền thống:
a. Băng tần: Yêu cầu về băng tần là sự khác nhau rõ nhất giữa truyền hình số và truyền
hình tương tự. Tín hiệu truyền hình số vốn gắn liền với yêu cầu băng tần rộng hơn. Ví
dụ, đối với tín hiệu video tổng hợp, yêu cầu tần số lấy mẫu bằng bốn lần tần số sóng
mang phụ - hệ NTSC là 14,4 MHz, nếu thực hiện mã hoá với những từ mã dài 8 bít, tốc
độ dòng bít sẽ là 115,2 Mbít/s, khi đó độ rộng băng tần khoảng 58MHz. Nếu có thêm
các bit sửa lỗi, yêu cầu băng tần sẽ phải tăng thêm nữa. Trong khi đó tín hiệu tương tự
chỉ cần một băng tần 4,25MHz là đủ. Tuy nhiên, với kỹ thuật nén, cho phép giảm độ
rộng băng tần xuống đáng kể.
b. Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm: Các hệ thống truyền hình truyền thống như: NTSC, PAL,
SECAM là các hệ thống truyền hình tương tự. Từ khâu tạo dựng, truyền dẫn, phát sóng
đến khâu thu tín hiệu đều chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố (nhiễu và can nhiễu từ nội
bộ hệ thống và từ bên ngoài) làm giảm chất lượng hình ảnh. Nhiễu tạp âm trong hệ thống
tương tự có tính chất cộng, tỷ lệ S/N của toàn bộ hệ thống là do tổng cộng các nguồn
nhiễu thành phần gây ra, vì vậy luôn luôn nhỏ hơn tỷ lệ S/N của khâu có tỉ lệ thấp nhất.
Một trong những ưu điểm lớn nhất của tín hiệu số là khả năng chống nhiễu trong quá
trình xử lý tại các khâu truyền dẫn và ghi. Tính chất này của hệ thống số đặc biệt có ích
cho việc sản xuất chương trình truyền hình với các chức năng biên tập phức tạp - cần
nhiều lần đọc và ghi. Việc truyền tín hiệu qua nhiều chặng cũng được thực hiện rất thuận
lợi với tín hiệu số mà không làm suy giảm chất lượng tín hiệu hình.
c. Méo phi tuyến: Tín hiệu số không bị ảnh hưởng bởi méo phi tuyến trong quá trình ghi
và truyền. Cũng như đối với tỉ lệ S/N, tính chất này rất quan trọng trong việc ghi - đọc
chương trình nhiều lần, đặc biệt đối với các hệ thống truyền hình nhạy cảm với các méo
khuếch đại vi sai như hệ NTSC.
d. Chồng phổ (Aliasing): Một tín hiệu truyền hình số được lấy mẫu theo cả chiều thẳng
đứng và chiều ngang, nên có khả năng xảy ra chồng phổ theo cả hai hướng. Theo chiều
thẳng đứng, chồng phổ trong hai hệ thống số và tương tự là như nhau. Độ lớn của méo
do chồng phổ theo chiều ngang phụ thuộc vào các thành phần tần số vượt quá tần số lấy mẫu giới hạn Nyquist.
e. Xử lý tín hiệu: Tín hiệu số có thể được chuyển đổi và xử lý tốt các chức năng mà hệ
thống tương tự không làm được hoặc gặp nhiều khó khăn. Các công việc tín hiệu số có
thể thực hiện dễ dàng là: Sửa lỗi thời gian gốc, chuyển đổi tiêu chuẩn, dựng hậu kỳ,
giảm độ rộng băng tần v.v... lOMoARcPSD| 10435767
f. Khoảng cách giữa các trạm truyền hình đồng kênh: Tín hiệu số cho phép các trạm
truyền hình đồng kênh thực hiện ở một khoảng cách gần nhau hơn nhiều so với hệ thống
tương tự mà không bị nhiễu. Một phần vì tín hiệu số ít chịu ảnh hưởng của nhiễu đồng
kênh, một phần là do khả năng thay thế xung xoá và xung đồng bộ bằng các từ mã - nơi
mà trong hệ thống truyền dẫn tương tự gây ra nhiễu lớn nhất. Việc giảm khoảng cách
giữa các trạm đồng kênh kết hợp với việc giảm băng tần tín hiệu, tạo cơ hội cho nhiều
trạm phát hình có thể phát các chương trình với độ phân giải cao HDTV như các hệ truyền hình hiện nay.
g. Hiệu ứng bóng ma (ghosts): Hiện tượng này xảy ra trong hệ thống tương tự do tín hiệu
truyền đến máy thu theo nhiều đường. Các hệ thống số có thể loại bỏ hoàn toàn hiện tượng này.
Hình 3.1: So sánh chất lượng tín hiệu số và tương tự
Ưu điểm truyền hình số:
- Có khả năng phát hiện lỗi và sửa sai
- Tính phân cấp ( HDTV + SDTV)
- Thu di động tốt. Người xem dù đi trên ôtô, tàu hỏa vẫn xem được các chương trình
truyền hình. Sở dĩ như vậy là do xử lý tốt hiện tượng Doppler.
- Truyền tải được nhiều loại thông tin.
- Ít nhạy với nhiễu và các dạng méo xảy ra trên đường truyền. Bảo toàn chất lượng hình
ảnh. Thu số không còn hiện tượng “bóng ma ’’ do các tia sóng phản xạ từ nhiều hướng
đến máy thu. Đây là vấn đề mà hệ tương tự đang không khắc phục nổi.
- Phát nhiều chương trình trên một kênh truyền hình: Tiết kiệm tài nguyên tần số. Một
trong những ưu điểm của truyền hình số là tiết kiệm phổ tần số. Một transponder
36MHz truyền được 2 chương trình truyền hình tương tự song có thể truyền được 10
12 chương trình truyền hình số ( gấp 5 6 lần). Một kênh 8 MHz ( trên mặt đất )
chỉ truyền được 1 chương trình truyền hình tương tự song có thể truyền được 4 5 lOMoARcPSD| 10435767
chương trình truyền hình số đối với hệ thống ATSC, 4 8 chương trình đối với hệ
DVB –T (tùy thuộc M-QAM, khoảng bảo vệ và FEC)
- Tiết kiệm năng lượng, chi phí khai thác thấp: Công suất phát không cần quá lớn vì
cường độ điện trường cho thu số thấp hơn cho thu tương tự ( độ nhạy máy thu số thấp
hơn -30 đến -20 DB so với máy thu analog).
- Mạng đơn tần (SFN): Cho khả năng thiết lập mạng đơn kênh, nghĩa là nhiều máy phát
trên cùng một kênh. Đây là sự hiệu quả lớn xét về mặt công suất và tần số.
- Tín hiệu số dễ xử lý, môi trường quản lý điều khiển và xử lý rất thân thiện với máy tính … Hình Hình Hình Hình T Tiếng Tiếng Tiếng Tiếng Phổ tín hiệu tương tự
Phổ tín hiệu số
Hình 3.2: So sánh phổ tín hiệu tương tự và tín hiệu số
Như vậy, truyền hình số gần như chiếm ưu thế hơn hẳn so với truyền hình truyền thống. Số
hóa hệ thống truyền hình là một điều tất yếu xảy ra. Tuy nhiên truyền hình số cũng có những
nhược điểm đáng quan tâm. Việc kiểm tra chất lượng tín hiệu số ở mỗi điểm của kênh truyền
thường phức tạp hơn (phải dùng mạch chuyển đổi số - tương tự). Dải thông của tín hiệu gốc
là lớn, do đó độ rộng băng tần của thiết bị và hệ thống truyền lớn hơn nhiều so với tín hiệu
tương tự. Tuy nhiên, bằng các kỹ thuật nén băng tần, tỉ lệ nén có thể đạt rất cao mà hầu như
người xem không nhận biết được sự suy giảm chất lượng.
3.1.2 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số
Trên thế giới các nước đang phát triển đã triển khai thử nghiệm công nghệ truyền dẫn phát
sóng số (vệ tinh, vi ba, cáp, phát sóng mặt đất) từ những năm của thập kỉ 90, đã và đang hoàn
thiện. Hiện nay 1 số nước đã phát sóng mặt đất bao gồm 1693 kênh (gồm 1572 kênh UHF ,
và 121 kênh VHF ). Tín hiệu âm thanh và hình ảnh sau khi đã xử lý, được chuyển đổi từ tín
hiệu tương tự sang tín hiệu số thông qua bộ biến đổi tương tự- số ADC, sau đó sẽ phát đi .
Việc truyền dẫn có thể thực hiện trong không gian giống truyền hình tương tự hoặc có thể
truyền thông qua dây dẫn (truyền hình cáp). Khi tín hiệu đến nhà thuê bao thì phải có bộ giải
mã tín hiệu để chuyển đổi tín hiệu từ số sang tương tự. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 3.3 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình số
Nhà khai thác truyền hình thường nhận được nội dung từ nhiều nguồn, bao gồm video
địa phương, các kênh truyền hình cáp và vệ tinh, các nội dung này lại được xử lí truyền dẫn
đến người xem bằng cách đưa tín hiệu qua hệ thống truyền dẫn phát sóng truyền hình số. Các
khối chức năng trong hệ thống này gồm: Thu nhận tín hiệu, nén và mã hoá, điều chế, hệ thống
truy cập có điều kiện, hệ thống quản lý mạng.
Bộ biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số (A/D): Biến đổi tín hiệu truyền hình tương
tự thành tín hiệu truyền hình số, các tham số và đặc trưng của tín hiệu này được xác định từ
hệ thống truyền hình được lựa chọn. Tín hiệu truyền hình số tại đầu ra bộ biến đổi A/D được
đưa tới bộ mã hoá nguồn, tại đây tín hiệu truyền hình số có tốc độ dòng bit cao sẽ được nén lOMoARcPSD| 10435767
thành dòng bit có tốc độ thấp hơn phù hợp cho từng ứng dụng. Dòng bít tại đầu ra bộ mã hoá
nguồn được đưa tới thiết bị phát truyền tới bên thu qua kênh thông tin. Tại bên thu, tín hiệu
truyền hình số được biến đổi ngược lại với quá trình xử lý tại phía phát, giải mã tín hiệu truyền
hình số thành tín hiệu truyền hình tương tự.
Thiết bị truyền hình số dùng trong truyền hình là thiết bị đa kênh. Ngoài tín hiệu truyền
hình, còn có các thông tin kèm theo gồm các kênh âm thanh và các thông tin phụ như các tín
hiệu điện báo, thời gian chuẩn, tín hiệu kiểm tra.vv Tất cả các tín hiệu này được ghép thành
một dòng truyền tải theo các chuẩn giao thức ghép kênh gói. Hiện nay trên thế giới tồn tại 3
tiêu chuẩn truyền hình số ATSC do Mỹ đề xuất, DVB do châu Âu đề xuất và ISDB-T do Nhật Bản đề xuất.
3.2 Số hóa tín hiệu truyền hình
3.2.1 Lựa chọn tín hiệu số hóa
Để biến đổi tín hiệu Video tương tự thành tín hiệu Video số ta có thể dùng 2 phương pháp sau:
 Phương pháp 1: Biến đổi trực tiếp tín hiệu màu tổng hợp NTSC, PAL, SECAM ra tín
hiệu số. Phương pháp biến đổi này cho ta dòng số có tốc độ bít thấp. Song tín hiệu
video số tổng hợp còn mang đầy đủ các nhược điểm của tín hiệu video tương tự, nhất
là hiện tượng can nhiễu chói-màu.
 Phương pháp 2: Biến đổi riêng từng tín hiệu thành phần (tín hiệu chói Y, tín hiệu RY
và B-Y hoặc các tín hiệu màu cơ bản R, G, B) ra tín hiệu số và truyền đồng thời theo
thời gian hoặc ghép kênh.
Phương pháp 2 sẽ làm tốc độ bit tăng cao hơn so với việc biến đổi tín hiệu màu Video tổng
hợp. Cách này có ưu điểm là không phụ thuộc các hệ thống truyền hình tương tự, thuận tiện
cho việc trao đổi các chương trình truyền hình. Do mã riêng các thành phần tín hiệu màu, nên
có thể khử được nhiễu qua lại (nhiễu của tín hiệu lấy mẫu với các hài của tải tần số màu). Vì
những nguyên nhân trên nên cách biến đổi số các tín hiệu thành phần (của tín hiệu Video màu
tổng hợp) ưu việt hơn cách biến đổi trực tiếp tín hiệu Video màu tổng hợp. Do đó, tổ chức
truyền thanh truyền hình quốc tế khuyến cáo nên dùng loại này cho trung tâm truyền hình
(studio), truyền dẫn, phát sóng và ghi hình.
3.2.2 Chọn tần số lấy mẫu
Công đoạn đầu tiên của quá trình biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số là lấy mẫu
(có nghĩa là rời rạc tín hiệu tương tự theo thời gian). Do đó tần số lấy mẫu là một trong
những thông số cơ bản của hệ thống kỹ thuật số. Có nhiều yếu tố quyết định việc lựa chọn
tần số lấy mẫu. Tần số lấy mẫu cần được xác định sao cho hình ảnh nhận được có chất lượng
cao nhất, tín hiệu truyền đi với tốc độ bit nhỏ nhất, độ rộng băng tần nhỏ nhất và mạch đơn
giản. Tần số lấy mẫu tín hiệu truyền hình phụ thuộc hệ thống truyền hình màu. Nếu lấy mẫu
tín hiệu video tổng hợp, nhất thiết tần số lấy mẫu phải là một bội số của tần số sóng mang màu. lOMoARcPSD| 10435767
Để cho việc lấy mẫu không gây méo, ta phải chọn tần số lấy mẫu thoả mãn công thức: sa
2 max . Với hệ PAL ( max = 5,5MHz) nghĩa là sa 11MHz.
Trường hợp sa < 2 max sẽ xảy ra hiện thượng chồng phổ làm xuất hiện các thành phần phụ
và xuất hiện méo, ví dụ như: hiệu ứng lưới trên màn hình (do các tín hiệu vô ích nằm trong
băng tần video), méo sườn xung tín hiệu, làm nhòe biên ảnh (do hiệu ứng bậc thang), các điểm
nhấp nháy trên màn hình.
Trị số sa tối ưu sẽ khác nhau cho các trường hợp: tín hiệu chói (trắng đen), tín hiệu màu cơ
bản (R, G, B); các tín hiệu số màu, tín hiệu Video màu tổng hợp. Cuối cùng việc chọn tần số
lấy mẫu phụ thuộc vào hệ thống truyền hình màu.
Tần số lấy mẫu tín hiệu Video tổng hợp (Composite Video Signal):
Trong trường hợp lấy mẫu tín hiệu Video màu tổng hợp, phải chú ý đến tần số sóng mang
phụ sc, khi chọn sa có thể xuất hiện các trường hợp sau đây:
+ sa gấp nhiều lần sc, ví dụ sa = 3 sc hoặc 4 sc (hệ PAL, NTSC chỉ dùng một tần số
sc). Hệ SECAM dùng hai sóng mang phụ màu nên không dùng được một tần số sa
cho các tín hiệu hiệu số màu.
+ sa không có quan hệ trực tiếp với sc. Trong trường hợp này ngoài các thành phần tín
hiệu có ích sẽ xuất hiện các thành phần tín hiệu phụ do liên hợp giữa sa và sc hoặc
hài của sc trong phổ tín hiệu lấy mẫu. Đặc biệt thành phần tín hiệu ( sa -2 sc) sẽ gây
méo tín hiệu Video (tương tự) được khôi phục lại gọi là méo điều chế chéo
(Intermodulation). Méo này sẽ không xuất hiện trong trường hợp lấy mẫu và mã hóa
riêng tín hiệu chói và các tín hiệu số màu. Trong trường hợp lấy mẫu tín hiệu Video
màu tổng hợp cho hệ NTSC, PAL, nếu ta chọn bằng hài bậc 3 tần số tải màu sc: sa =3 sc. saPAL = 13,3 MHz > 2
maxPAL = 2x5=10MHz hoặc 2x5,5=11MHz. saNTSC = 10,7 MHz > 2 maxNTSC = 2x4,2=8,4MHz.
Nếu dùng fs = 4fsc thì fsNTSC = 14.3 MHz ; fsPAL = 17.7 MHz
Nếu chọn sa= 4 sc thì cho chất lượng khôi phục rất tốt. Tuy nhiên, nó sẽ làm tăng tốc độ
bit tín hiệu số. Do tín hiệu video số mang đầy đủ những nhược điểm của video tương tự nên
người ta thường ít sử dụng phương pháp số hoá tín hiệu tổng hợp.
Tần số lấy mẫu tín hiệu Video thành phần (Component Video Signal) :
Trong trường hợp lấy mẫu tín hiệu Video thành phần, do tín hiệu truyền đi từng thành phần
chất lượng hình ảnh thu được đảm bảo tốt hơn do ảnh hưởng của sóng mang phụ khi lấy mẫu
không có, nhưng cũng cần lưu ý: lOMoARcPSD| 10435767
+ Tần số lấy mẫu của tín hiệu chói saY 2 maxY và bằng bội số của tần số dòng.
+ Tần số lấy mẫu các tín hiệu màu sa(R-Y)(B-Y) 2 max (R-Y)(B-Y) và bằng bội số của tần số dòng.
Với tín hiệu video thành phần, tần số lấy mẫu thường được lấy thông qua tỉ lệ tần số giữa tín
hiệu chói và tín hiệu màu. Thông thường có các tỉ lệ 4:1:1; 4:2:2; 4:4:4.
Kết hợp điều này với thực tế người ta chọn: saY= 13,5 MHz
sa(R-Y)(B-Y)= sc= 6,75MHz cho cả 2 tiêu chuẩn: 625 50 và 525 60.
Tuy nhiên, sự lựa chọn sa theo định lý lấy mẫu thì chưa đủ mà phải thỏa thêm các điều kiện sau:
- Tần số sa phải đồng bộ với tần số quét dòng fH.
- Tần số sa phải đồng bộ với tần số quét mành V.
- Tần số sa phải đồng bộ với tần số ảnh fP, fP= 2 V.
3.2.3 Lựa chọn cấu trúc mẫu
Nếu coi hình ảnh số là tập hợp của các con số thì việc sắp xếp, bố trí chúng theo một quy luật
nào là có lợi nhất. Mục đích của vấn đề là giảm tối thiểu các hiện tượng viền, bóng, nâng cao
độ phân tích của hình ảnh. Việc lấy mẫu không những phụ thuộc theo thời gian mà còn phụ
thuộc vào tọa độ các điểm lấy mẫu . Vị trí các điểm lấy mẫu hay còn gọi là cấu trúc mẫu được
xác định theo thời gian, trên các dòng và các mành. Tần số lấy mẫu phù hợp với cấu trúc mẫu
sẽ cho phép khôi phục hình ảnh tốt nhất. Do vậy, tần số lấy mẫu và cấu trúc lấy mẫu phải
thích hợp theo cả ba chiều t,x,y. Có ba dạng liên kết vị trí các điểm lấy mẫu được sử dụng cho
cấu trúc lấy mẫu tín hiệu video .
a. Cấu trúc trực giao:
Đối với cấu trúc trực giao, các mẫu trên các dòng kề nhau được sắp xếp thẳng hàng theo
chiều đứng. Cấu trúc này là cố định theo mành và ảnh, tần số lấy mẫu thỏa mãn tiêu chuẩn
Nyquish nên cần sử dụng tốc độ bít rất lớn.
b.Cấu trúc quincux mành:
Đối với cấu trúc quincux mành, các mẫu trên các dòng kề nhau thuộc một mành xếp thẳng
hàng theo chiều đứng. Các mẫu trên các mành khác nhau lệch nhau một nửa chu kỳ lấy mẫu.
Với việc sắp xếp thẳng hàng các mẫu cho phép giảm tần số lấy mẫu theo dòng của mành thứ
nhất. Do phổ tần cấu trúc của mành thứ hai có thể bị chồng phổ của phổ tần cơ bản, đây là
nguyên nhân gây méo chi tiết ảnh. lOMoARcPSD| 10435767
c.Cấu trúc quincux dòng:
Đối với cấu trúc quincux dòng, các mẫu trên các dòng kề nhau của một mành sẽ lệch nhau
nửa chu kỳ lấy mẫu. Các mẫu trên các dòng tương ứng của hai mành cũng lệch nhau nửa chu kỳ lấy mẫu.
3.2.4 Lượng tử hóa tín hiệu Video
Đây là quá trình biến đổi tín hiệu sau lấy mẫu thành các khoảng rời rạc, gọi là khoảng lượng tử (Q): Q = 2n
Có hai cách lấy khoảng lượng tử:
- Tuyến tính: Các khoảng lượng tử cách đều, không phụ thuộc tín hiệu analog vào.
- Không tuyến tính: Các khoảng lượng tử thay đổi theo biến đổi biên độ của tín hiệu.
Các vùng ít biến đổi thì khoảng cách lượng tử thưa, các vùng biến đổi nhiều thì khoảng cách lượng tử ngắn.
3.2.5 Mã hóa tín hiệu Video
Mã hóa tín hiệu Video là biến đổi tín hiệu đã lượng tử hóa thành tín hiệu số bằng cách sắp
xếp số nhị phân cho các mức lượng tử hóa và ánh xạ của các mức này thành tín hiệu có 2 mức
logic “0” và “1”. Khi dùng mã PCM 8 bit để mã hóa tín hiệu, tức ứng với 28 =256 mức lượng
tử. Nếu số bit tăng độ chính xác của bộ chuyển đổi tăng nhưng tốc độ bit tăng đòi hỏi kênh
truyền rộng đồng thời đáp ứng của bộ chuyển đổi thấp.
a. Số hóa tín hiệu video tổng hợp: Tín hiệu Lọc thông Lấy mẫu Lượng tử Mã hóa Video tổng thấp hợp analog Tín hiệu Đồng bộ Video tổng hợp digital
Hình 3.4: Biến đổi A/D tín hiệu video tổng hợp
Tín hiệu video tương tự PAL được lấy mẫu với tần số lấy mẫu bằng 4 lần tần số sóng mang
màu (4fsc ) vào khoảng 17,72 MHz. Mỗi mẫu tín hiệu được lượng tử hóa bởi 10 bit, cho ta một
chuỗi số liệu 177 Mbit/s (trong trường hợp 8 bit, chuỗi số liệu có tốc độ 142 Mbit/s). Tín hiệu
video số tổng hợp có ưu điểm về dải tần. Nhưng tín hiệu video tổng hợp số có những nhược
điểm của tín hiệu tổng hợp tương tự như hiện tượng can nhiễu chói màu. Tín hiệu tổng hợp
cũng gây khó khăn trong việc xử lý, tạo kỹ xảo truyền hình...
b.Số hóa tín hiệu Video số thành phần: lOMoARcPSD| 10435767
Hình 3.5 minh họa quá trình chuyển đổi tương tự sang số tín hiệu video thành phần. Đối
với tiêu chuẩn này, tín hiệu chói được lấy mẫu với tần số 13,5 MHz, hai tín hiệu màu được
lấy mẫu với tần số 6,75 MHz. Mỗi mẫu được lượng tử hóa bởi 8/10 bit, cho ta tốc độ bit bằng
216/270 Mbps. Lượng tử hóa bởi 8 bit cho ta 256 mức và 10 bit cho ta 1024 mức với tỉ số tín
hiệu tạp âm (S/N) cao hơn. Biến đổi tín hiệu video thành phần cho ta dòng số có tốc độ bit
cao hơn tín hiệu số tổng hợp. Tuy nhiên, dòng tín hiệu thành phần số cho phép xử lý dễ dàng
các chức năng như ghi dòng, tạo kỹ xảo v.v Tín hiệu Video
Tín hiệu Video thành phần thành phần digital analog Lọc thông thấp Lấy mẫu Lượng tử Mã hóa E B – E Y E B – E Y E – R E Y Lọc thông thấp Lấy mẫu Lượng tử Mã hóa E R – E Y Lọc thông E Y E Y thấp Lấy mẫu Lượng tử Mã hóa Đồng bộ
Hình 3.5: Biến đổi A/D tín hiệu video thành phần
Hơn nữa, chất lượng ảnh không chịu các ảnh hưởng can nhiễu chói, màu như đối với tín hiệu
tổng hợp. Với sự phát triển của công nghệ điện tử, các chip có tốc độ cao ra đời, cho phép
truyền toàn bộ chuỗi số liệu video số thành phần nối tiếp nhau trên một dây dẫn duy nhất.
Video số nối tiếp có những ưu điểm cơ bản:
Không bị nhiễu ký sinh, không méo, tỉ số tín hiệu/ tạp âm cao/
Chuyển đổi tín hiệu đơn giản.
Có thể cài tín hiệu Audio trong chuỗi số liệu Video số. Như vậy chỉ cần một sợi cáp
có thể truyền cả tín hiệu audio và video. Khâu thiết kế, lắp đặt và khai thác thiết bị, nhờ đó
đơn giản và thuận tiện hơn nhiều.Mặc dù cả hai phương pháp số hóa tín hiệu tổng hợp và
thành phần đều được nghiên cứu và áp dụng trong kỹ thuật truyền hình số. Tuy nhiên, nhờ lOMoARcPSD| 10435767
những tính chất ưu việt nên phương pháp biến đổi tín hiệu thành phần đuợc khuyến khích sử dụng.
3.2.6 Số hóa tín hiệu ở studio
Như hình 3.6, để số hóa toàn bộ khâu sản xuất chương trình truyền hình, các tín hiệu video
(ra từ Camera, Telecine...) qua bộ biến đổi DAC để chuyển sang dạng số, đến thiết bị trộn.
Tín hiệu ra từ thiết bị trộn có thể được ghi hình VTR số, hoặc truyền dẫn đến các Studio khác
hoặc máy phát. Thiết bị đồng bộ tạo tín hiệu đồng bộ, các tín hiệu đồng hồ và xung lấy mẫu cho các thiết bị số.
Tín hiệu video số ở Studio
- Tiêu chuẩn NTSC: 525/60, Max = 4,2MHz; H = 15750Hz; TH= 63,555 s
- Tiêu chuẩn PAL: 625/50, Max= 5,5MHz; H= 15625Hz; TH= 64 s Camera ADC Telecine Đường truyền ADC Tổng hợp Trộn B.đổi ảnh số mã VTR B.đổi T.hiệu Xung đồng hồ mã đồng bộ và lấy mẫu VTR Đường truyền Đ.bộ Đ.bộ
Hình 3.6: Sơ đồ khối kênh hình của Trung tâm truyền hình
Tín hiệu Video trong Studio bao gồm:
Tín hiệu chói Y với fS/Y = 13,5MHz, mã PCM tuyến tính, 8bit/1pixel Tín
hiệu hiệu số màu C: fS/C = 6,75 MHz, mã PCM tuyến tính, 8bit /1 pixel
Tín hiệu số được trộn theo 3 cách:
 Nối tiếp, ghép kênh theo thời gian thành một dòng: tốc độ bit 216Mb/s, môt kênh
truyền, băng tần cỡ 150 MHz, ưu điểm là chỉ có 1 mạch chuyển đổi.
 Song song 3 tín hiệu (cho 1 kênh hình): tốc độ bit 108Mb/s, 54Mb/s, 54Mb/s; số kênh
là 3 kênh hẹp; ưu điểm từng băng tần hẹp, nhược điểm là nhiều đường truyền
 Nối tiếp song song (ghép kênh theo thời gian và truyền song song): kết hợp giữa 2 cách trên. lOMoARcPSD| 10435767
3.3 Tín hiệu video số tổng hợp (Digital composite video)
3.3.1 Tiêu chuẩn PAL 4fsc
Bảng 3.1: Các thông số của tiêu chuẩn PAL 4fsc STT Thông số
Giá trị của PAL 625/50 1 Số mẫu/dòng
1135 (trừ dòng 313 và 625) 2 Số mẫu/dòng tích cực 948 3 Tần số lấymẫu fs Fs = 4fsc = 17.734475 mhz 4 Trạng thái pha lấy mẫu +450;+1350;+2250;+3150 5 Mã hoá Lượng tử hoá đều 6
Độ phân giải lượng tử hoá 8 hoặc 10 bit/mẫu 7 Tốc độ dữ liệu 177.3Mb/s
- Tải màu fsc (Burst) được thay đổi pha lần lượt theo hai giá trị +1350 và +225 và nó tạo ra xung lấy mẫu fs.
- Tải màu PAL có chứa một tần số Offset là 25Hz. Như vậy fsc sẽ là: F sc =
2n 1 fH fV 285.75 fH 25Hz 4.43361875MHz , với n=567 4 2
- Số chu kỳ tải màu trong một ảnh (frame):
fSC 177344.75 chu kỳ/frame 25
- Tần số lấy mẫu fs có pha là 00 và trục U: Fs = 4fsc = 17.734475 Mhz.
+ Số mẫu trong một dòng được tính giữa hai xung đồng bộ kề nhau: f S
17.734475MHz 1135.0064. fH 15625Hz
+ Số mẫu tổng cộng trên một ảnh là: 1135.0064 625 109379 lOMoARcPSD| 10435767
Nếu chọn số mẫu/dòng là 1135 thì số mẫu/ảnh là 709375, trong đó có 948 mẫu/dòng tích cực
và 187 mẫu/khoảng xoá dòng. Cần chú ý rằng dòng thứ 313 và 625 nằm trong khoảng xoá mành.
Trên hình 3.7 cho thấy các mẫu được tính từ 0 1134, trong đó đầu tiên là các dòng
tích cực chiếm 948 mẫu từ 0 947, kế đến là mức đồng bộ chiếm 187 mầu từ 948 1134. Điểm
chuẩn đồng bộ nằm ở giữa mẫu 958. 64 s Thời gian một mẫu là: 56.4ns 1134 28.2 ns 50 % . Biên đồng bộ Thứ tự mẫu 955 956 957 958 959 960
Hình 3.7: Quan hệ số mẫu PAL 4fsc và một dòng tín hiệu Analog
Lượng tử hóa
Bảng 3.2 và hình 3.8 minh họa một số thông số của tín hiệu sọc màu composite tương
tự và các mức PAL 4fsc tương ứng trong trường hợp độ phân giải 8 bit và 10 bit.
Các mức lượng tử tương ứng với độ phân giải 10 bit gồm có 2n = 1024 mức từ 0 1023 (hệ
DEC) và từ 000 3FF (hệ HEX) với các chức năng như sau: lOMoARcPSD| 10435767
• Từ 000 003 là mức bảo vệ, chứa thông tin dự phòng đồng bộ, không chứa dòng số.
• Từ 004 3FB (hay mức 4 1019 DEC) dùng biểu diễn tính hiệu video số.
• Mức 004 (HEXA) hay mức 4 (DEC) là đỉnh xung đồng bộ cũng là mức lượng tử hoá thấp nhất.
• Mức 100 hay 256 (DEC) là mức xoá cũng là mức đen, tương ứng 0 mV.
• Mức 34C (HEXA) hay 844 (DEC) là mức trắng, tương ứng 700 mV.
• Mức 3FB là mức lượng tử hoá cao nhất.
• Như vậy, có 1016 mức số (004 3FB hay từ 4 1019 DEC) dùng để biểu diễn tín hiệu video tổng hợp.
• Các mức từ 3FC 3FF là các mức bảo vệ.
• Mức đỉnh tín hiệu màu vàng (Yellow) và xanh cẩm thạch (Cyan) là 933.5mV, nhưng
khi lấy mẫu tín hiệu vàng là 886mV nhỏ hơn mức lượng tử cao nhất tương ứng
908.3mV, nên ở đây tồn tại một headroom âm tại đỉnh tín hiệu số.
Ở đây, với n = 10 bit/mẫu, fs = 17.73 MHz, fmax = 5 MHz, Vq = 1.2131 V, Vw – Vb S lOMoARcPSD| 10435767
Hình 3.8: Quan hệ giữa các mức của Analog PAL sọc màu 100% và PAL 4fsc
Bảng 3.2: Các mức chủ yếu của composite sọc màu tương tự 100/0/100/0 và các giá trị PAL 4fsc
tương ướng với độ phân giải 8 bit và 10 bit. TT
Thông số PAL composite Độ phân giải 8
Độ phân giải 10 bit bit 1
Các mức bảo vệ tín hiệu màu FF 3FC, 3FD, 3FE, 3FF 2
Mức lượng tử hoá cao nhất FE 3FB 3 Mức đỉnh mau >FE >3FB 4 Mức trắng D3 34C 5 Mức xoá, mức đen 3C 100 6
Mức đỉnh đồng bộ màu 04 016 7
Mức lượng tử hoá thấp nhất 01 004 8
Các mức bảo vệ đồng bộ 00 000, 001, 002, 003
3.3.2 Tiêu Chuẩn NTSC 4fsc
Tần số lấy mẫu chuẩn fs = 14.3118 MHz 14.32 MHz, fh = 15734.25 Hz, số mẫu/dòng
fS 910. Có 525 – 38 = 487 dòng tích cực, một dòng tích cực chứa 768 mẫu. là: fH
Bảng 3.3: Các thông số cơ bản của NTSC 4fsc STT Thông số
Giá trị NTSC 525/60 1 Số mẫu/dòng 910 2 Số mẫu/dòng tích cực 768 3 Tần số lấymẫu fs Fs = 4fsc = 14.32818 MHz 4 Cấu trúc lấy mẫu Trực giao 5 Trạng thái pha lấy mẫu +330;+1230;+2130;+3030 lOMoARcPSD| 10435767 6 Mã hoá Lượng tử hoá đều 7
Độ phân giải lượng tử hoá 8 hoặc 10 bit/mẫu 8 Tốc độ dữ liệu 143Mb/s
Khoảng xoá dòng là: 910 – 768 = 142 mẫu.
• Điểm chuẩn đồng bộ là điểm giữa sườn xung đồng bộ nằm giữa mẫu thứ 784 và 785.
• Khoảng video tích cực từ 0 767
• Tiếp theo là khoảng xoá từ mẫu 768 909 (142 mẫu).
Chúng được minh hoạ trên hình 3.9.
Hình 3.9: Khoảng xoá dòng số NTSC 4fsc
Bảng 3.4: Các mức chủ yếu của Composite sọc tương tự 100/7.5/100/7.5 và các giá trị NTSC 4fsc
tương ứng với độ phân giải 8 bit và 10 bit TT
Thông số NTSC composite
Độ phân giải 10 bit Độ phân giải 8 bit 1
Các mức bảo vệ tín hiệu màu FF 3FC, 3FD, 3FE, 3FF 2
Mức lượng tử hoá cao nhất FE 3FB 3 Mức đỉnh màu F3 3CC 4 Mức trắng C8 320 5 Mức đen 46 11A 6 Mức xoá 3C 0F0 lOMoARcPSD| 10435767 7
Mức đỉnh đồng bộ màu 04 016 8
Mức lượng tử hoá thấp nhất 01 004 9
Các mức bảo vệ đồng bộ 00 000, 001, 002, 003
Lượng tử hoá.
Các mức lượng tử hoá theo độ phân giải 10 bit gồm 210 = 1024 mức từ 0 1023 từ
dưới lên có các mức như sau:
• Từ 000 003 là khoảng dự phòng để chèn các mức đồng bộ, không chứa các dòng số.
• Từ 004 3FB (hay mức 1019 DEC) dùng cho tín hiệu số.
• Từ 0 04 010 (4 16 DEC) là mức headroom đồng bộ.
• Headroom đỉnh từ 3CC 3FB (927 1019).
• Từ 3FC 3FF là mức bảo vệ đỉnh. Mức 3CC là mức tín hiệu cao nhất (Yellow và Cyan). • Mức 0F0 là mức xoá. • Mức 11A là mức đen.
Hình 3.10: Quan hệ giữa các mức của analog NTSC và Các giá trị mẫu digital 10 bit các sọc màu lOMoARcPSD| 10435767 100%
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu lượng tử được tính ở đây, với n = 10 bit/mẫu, fs = 14.33 S
MHz, fmax = 4.2 MHz, Vq = 1.3042 V, Vw – Vb = 0.7143 V, ta có 68.09dB . QRMS
3.4 Tín hiệu video số thành phần (Digital component video).
Tiêu chuẩn Component số được dùng ở châu Âu và châu Mỹ theo chuẩn Recommendation
601 CCIR. Tiêu chuẩn này tương thích với tiêu chuẩn quét 625/50 và 525/60 với độ phân giải 8bit/mẫu và 10 bit/mẫu.
3.4.1 Tỷ lệ lấy mẫu
Các tổ chức phát thanh và truyền hình: SMPTE (Society of Motion Picture and Television
Engineer) với chuẩn ATSC (Advance Television standards Committee). EBU (European
Broadcasting Union) với chuẩn DVB (Digital Video Broadcasting) đã thống nhất chọn chuẩn
CCIR Rec. 601 năm 1982 trên tần số chuẩn 3.375 MHz.
Tỷ lệ lấy mẫu ở tiêu chuẩn component số là tỉ lệ mà ở đó tín hiệu Luminance (Y) và hai tín
hiệu màu CB và CR được lấy mẫu ở các tần số tương ứng với bội số của tần số chuẩn 3.375
MHz. Thông thường có các tỷ lệ lấy mẫu sau :
• 4:1:1, trong đó tín hiệu Y có tần số lấy mẫu fsy = 44 3.375 13.5MHz, tín hiệu số màu
được lấy mẫu ở tần số fscb = fscr = 1 3.375 = 3.375 MHz.
• 4:2:2, trong đó tín hiệu Y có tần số lấy mẫu fsy = 44 3.375 13.5MHz, tín hiệu số màu
được lấy mẫu ở tần số fscb = fscr = 2 3.375 = 6.75 MHz.
• 4:4:4, trong đó các tín hiệu Y, CB, CR có tần số là 4 3.375 13.5MHz.
 Các tín hiệu mã hoá, thời gian và tần số lấy mẫu chuẩn 4:2:2:
Các thông số mã hoá màu 4:2:2 của tiêu chuẩn 625/50 và 525/60.
Bảng 3.5: Các thông số mã hoá 4:2:2 của tiêu chuẩn 625/50 và 525/60 Thông số
Chuẩn 4:2:2 của 625/50
Chuẩn 4:2:2 của 525/60 Các tín hiệu mã hoá sau
Y’ = 0.587G’ + 0.114B’ + 0.299R’ khi đã sửa CB’ = 0.564(B’ – Y’) CR’ = 0.713(R’ – Y’) Y : 864 Y : 858 Số mẫu/dòng CB : 432 CB : 392 CR CR : 432 : 429 Số mẫu/dòng tích cực Y : 720 CB : 360 CR : 360 lOMoARcPSD| 10435767 Cấu trúc lấy mẫu
Trực giao. Các mẫu CB, CR, lặp lại theo dòng, mành và ảnh
cùng với các mẫu Y lẻ trên dòng. Tần số lấy mẫu Fsy = 846fh = 13.5 MHz Fsy = 858fh = 13.5MHz Fscb =fscr = 432fh =6.75MHz Fscb=fscr=429fh=6.75MHz Loại mã
Điều xung mã (PCM), lượng tử hoá đều.
Độ phân giải lượng tử
8 hoặc 10 bit/mẫu cho Y và các tín hiệu số màu
Thời gian và tần số lấy mẫu 4:2:2.
• Hệ 625/50 có thời gian một dòng là 64 s , thời gian một dòng tích cực là 52 s , thời
gian xoá dòng là 12 s .
• Hệ 525/60 có thời gian một dòng là 63.56 s , thời gian một dòng tích cực là 52 s ,
thời gian xoá dòng là 11.56 s .
• Fsy = 13.5 của hai hệ được tạo từ bộ dao động PLL-CO (Phase Locked Loop –
Controlled Oscillator). Với hệ 625/50 fsy = 864 15625 Hz = 13.5 MHz. Còn hệ
525/60 fsy = 858 15734.265 = 13.5 MHz.
Chúng được đồng bộ từ tín hiệu video in. Đặc tính của mạch lọc Y bằng 5.75 MHz,
còn CB, CR đạt đến 2.75 MHz.
Cấu trúc lấy mẫu
Ở đây người ta sử dụng cấu trúc lấy mẫu trực giao. Các mẫu được sắp xếp trên các dòng
kề nhau, thành các cột thẳng đứng. Cấu trúc này cố định theo mành (field) và theo frame.
3.4.1 Lượng tử hóa
Thành phần chói Y.
Bảng 3.6: Một số thành phần Y tín hiệu sọc màu 100/0/100/0 và các tín hiệu số Y trong hệ HEX tương
ứng với 8 bit và 10 bit TT Y Thông số của Độ phân giải 8 Độ phân giải 10 component bit bit 1 Các mức bảo vệ đỉnh FF 3FC, 3FD, 3FE, 3FF 2
Mức lượng tử hoá cao nhất FE 3FB 3 Mức đỉnh trắng EB 3AC 4 Mức xoá 10 040 5
Giá trị lượng tử hoá nhỏ nhất 01 004 lOMoARcPSD| 10435767 6 Các mức bảo vệ dưới 00 000, 001, 002, 003
Các mức lượng tử theo 10 bit gồm 210 = 1024 mức từ 0 1023 (hệ DEC) và từ 000 3FF
(hệ HEX) với chức năng của các mức như sau:
• Tứ 000 003 là 4 mức dự phòng dưới.
• Từ 004 3FB là dòng tín hiệu số.
• Mức 004 HEX hay 64 DEC là mức xoá.
• Mức 3AC HEX hay 940 DEC là mức đỉnh trắng.
• Phần xung đồng bộ của tín hiệu chói không được lấy mẫu.
• Headroom dưới nhỏ là khỏng dự phòng cho phép chỉnh các mức analog, từ mức 004 040 HEX hay 4 64 DEC.
• Từ 3AC 3FB HEX hay 940 1019 DEC là mức headroom trên.
• Mức 3FB HEX hay 1019 DEC là mức lượng tử cao nhất.
• Từ 3FC 3FF HEX hay 1020 1023 DEC là 4 khoảng dự phòng. 4 mức dự
Hình 3.11 Quan hệ giữa các mức tín hiệu Analog Component Y của sọc mau 100% và các giá trị lấy
mẫu 10 bit và 8 bit lOMoARcPSD| 10435767
Ở đây, với n = 10 bit/mẫu, fs = 13.5MHz, fmax = 5.57 MHz, Vq = 0.8174 V, Vw – Vb = S 0.7 V, ta có 70.35dB . QRMS S Với n = 8 bit, ta có : 58.3dB QRMS
Thành phần CB và CR.
Bảng 3.7: Các mức analog component CB và CR của tín hiệu sọc màu 100/0/100/0 và các giá trị của
CB và CR digital ứng với 8 bit và 10 bit STT Thông số CB CR Độ
phân Độ phân giải 10 bit và Component giải 8 bit 1 Các mức bảo vệ đỉnh FF 3FC, 3FD, 3FE, 3FF 2
Mức lượng tử cao nhất FE 3FB 3 Mức đỉnh dương E0 3C0 4 Mức xoá 80 200 5 Mức đỉnh âm 10 040 6
Mức lượng tử thấp nhất 01 004 7 Các mức bảo vệ dưới 00 000, 001, 002, 003 lOMoARcPSD| 10435767
Cần chú ý rằng các tín hiệu CB và CR là lưỡng cực, do đó phải dịch mức 350mV để đưa vào bộ ADC. lOMoARcPSD| 10435767
Tương tự như thành phần chói, các mức lượng tử hoá của CB chỉ rõ ở hình 3.12, của CR ở hình 3.13. Cho thông số: n = 10 bit/mẫu V q = 0.7792V fSC CR B
6.75MHz Vw – VB = 0.7V S 6.75 0.7992 6.02 10 10.8 10log 20log
71 0.889 1.151 70.74dB QRMS 5.5 0.7 S
58.698dB 58.7dB
Với n = 8 bit/mẫu thì QRMS 3.5
Nén tín hiệu truyền hình
3.5.1 Vai trò của nén trong truyền hình
Tín hiệu video truyền thống, về bản chất, đã được nén từ những năm 1950 cùng với sự ra
đời của truyền hình màu. Ba tín hiệu thành phần màu R,G,B với bề rộng mỗi dải thông 5MHz,
đã được nén trong một tín hiệu video màu hỗn hợp với bề rộng dải thông là 5MHz . Tín hiệu R(0÷5 MHz) Y(0÷5 MHz) + Video màu Camera tổng hợp G(0÷5 MHz) R-Y(0÷1,5 MHz) ÷ (0 5 MHz) Điều Chế Video Y C R G B
Hình 3.14: Nén Video tương tự
Để có thể truyền được trong một kênh truyền hình thông thường, tín hiệu video số cần phải
được “nén” trong khi đó vẫn đảm bảo chất lượng hình ảnh .
Ví dụ về dữ liệu gốc video:
Số hóa 8 bit: (Chuẩn 4:2:2): Tín hiệu chói (Y):13.5x 106 x 8= 108 Mbits/s. Tín hiệu
hiệu mầu: 6.75 x 106 x 8 x 2= 108 Mbits/s. Tổng dung Lượng bit: 108 x 2= 216 Mbits/s lOMoARcPSD| 10435767
Số hóa 10 bit: (Chuẩn 4:2:2): Tín hiệu chói (Y):13.5 x 106 x 10= 135 Mbits/s. Tín
hiệu hiệu mầu: 6.75 x 106 x 10 x 2= 135 Mbits/s. Tổng dung lượng bit: 135 x 2= 270 Mbits/s
Dải thông yêu cầu tối thiểu của kênh truyền tín hiệu gốc là rất lớn:
• Số hóa 8 bit, đòi hỏi: BW ≥ 108 MHz
• Số hóa 10 bit, đòi hỏi: BW ≥ 135 MHz
Nén tín hiệu là một kỹ thuật cơ bản của kỹ thuật phát thanh truyền hình. Nó giảm dung
lượng bit, tiết kiệm dải thông, đồng thời tạo ra khả năng truyền được nhiều chương trình trên
một kênh truyền hình thông thường (một transponder truyền được 10÷12 chương trình, một
kênh mặt đất truyền được 4÷8 chương trình). Kích thước thiết bị lưu trữ nhỏ hơn (ghi hình
băng nhỏ hơn hoặc dùng đĩa).
3.5.2 Công nghệ nén Audio chuẩn ISO/ MPEG trong truyền hình số
Hình 3.15: Hệ thống audio trong truyền hình số
Đây là tiêu chuẩn mã hóa audio với tần số lấy mẫu 32; 44.1và 48Khz, tốc độ bit khoảng
32 --> 192 Kbit/s cho âm thanh Mono và 64 --> 448 Kbit/s cho âm thanh Stereo. Tốc độ lấy
mẫu 32; 44,1; 48 kHz, chia làm 3 lớp nén tùy thuộc vào từng ứng dụng khác nhau, với mức
độ phức tạp tăng dần. Đối với cả 3 lớp tín hiệu Audio đều được biến đổi từ miền thời gian
sang miền tần số bằng 32 băng lọc phụ.
• Layer I: Tổng cộng 32 448 kb/s; 384=32x12 sample/ kênh; 32 băng con, 12 khối mẫu, 8ms= frame cho kênh 48 kHz.
• Layer II: Tổng 32 384 kb/s; 1152 sample/ kênh ; 32 băng con; 36 khối mẫu
(32x36=1152); frame: 384x3x20,83=24ms
• Layer III: Tổng 32 320kb/s (xung quanh 64kb/s), 1152 mẫu/ kênh, frame:
384x3x20,83=24ms; 32 băng con (hoặc 192 băng con)
Lớp 1,2 biểu thị tín hiệu audio đầu vào bằng 32 băng lọc phụ. Những thông số này được
lượng tử hóa và mã hóa dưới sự khống chế của mô hình âm thanh. lOMoARcPSD| 10435767 31 Dữ liệu Băng lọc Lượng tử hóa Audio vào (32 băng Tuyến tính Định Dữ liệu phụ) dạng đã mã hóa 0 dòng bit và mã Mã hóa các sữa sai Thông tin phụ Biểu số FFT Mô hình Điều khiển (1024 điể m)
“tâm lý thính giác ” từ xa Dữ liệu phụ
Hình 3.16: Sơ đồ khối mã hóa audio lớp 1 và 2 chuẩn ISO/IEC 11172-3 (ISO/MPEG) 31
Quá trình ngược của Giải băng lọc Dữ liệu Tách kênh lượng tử
(32 băng phụ) Tín Đã mã hóa và phát hiện hiệu lỗi, sửa sai 0 Audio Stereo Giải mã Dữ liệu phụ Thông tin phụ
Hình 3.17: Sơ đồ khối giải mã Audio lớp 1 và 2 chuẩn ISO/IEC 11172-3 (ISO/MPEG) 31 -V 575 òng kiểm 575 575 Dữ liệu Băng lọc soát méo Mã hóa Dữ liệu Audio (32 b ăng DCT Lượ - ng tử hóa Huffman Định phụ) phi tuyến tính dạng audio 0 0 - Vòng kiểm 0 dòng 0 đã mã soát tốc độ bit bit và hóa mã sữa sai Mô Biểu số FFT hình“tâm lý Điều khiển Mã hóa các thính giác” Dữ liệu phụ
(1024 điểm) từ xa Thông tin phụ
Hình 3.18: Sơ đồ khối mã audio lớp 3 chuẩn ISO/IEC 11172-3 (ISO/MPEG)
Lớp 1 chỉ biến thể giản ước của phương pháp mã hóa MPEG-1 và được sử dụng chủ
yếu trong các ứng dụng dân dụng. lOMoARcPSD| 10435767
Lớp 2 thực hiện việc nén tín hiệu và thực hiện việc lượng tử hóa tinh hơn, ứng dụng nhiều
kể cả dân dụng lẩn chuyên dụng.
Lớp 3 là sự mã hóa các môđun hiệu quả nhất của hai loại mã ASPEC và MUSICAM. Mỗi
băng lọc phụ lại được chia nhỏ nhiều đường có độ phân giải cao hơn. Ở lớp này nếu muốn
hiệu quả nén cao phải dùng phương pháp lượng tử hóa phi tuyến. Dữ liệu 575 575 31 31 audio Tăng Quá Giải DCT Tín hiệu kênh và đã mã trình lượng tử Audio hóa phát hiện DCT ngược Stereo lỗi, sữa của 0 0 0 0 băng sai lọc (32 băng Giải mã phụ) Thông tin phụ Dữ liệu phụ
Hình 3.19: Sơ đồ khối giải mã audio lớp 3 chuẩn ISO/IEC 11172-3 (ISO/MPEG)
3.5.3 Một số công nghệ nén Video trong truyền hình số a. MPEG-2
MPEG-2 được sử dụng trên các DVD và trong hầu hết hoạt động quảng vá video số và các
hệ thống phân phối cáp. Mã hóa MPEG-2 dựa trên khái niệm rằng dữ liệu video bao gồm
nhiều phần dư thừa. Bằng cách loại bớt dư thừa không gian và thời gian, tổng băng thông yêu
cầu sẽ ít đi. Dư thừa thời gian được sử dụng để mô tả đặc điểm của dữ liệu video là có nền
tương tự cho mỗi ảnh. Nền này giữ nguyên dọc theo một số ảnh tuần tự, hoặc nếu có thay đổi
thì rất ít. Dư thừa không gian là đặc điểm của dữ liệu video trong đó một số vùng của ảnh
được sao chép trong cùng một khung của video. Các bộ mã hóa sẽ phải cân bằng mức dư
thừa không gian và thời gian trong một tệp tin. Các giá trị này sẽ thay đổi trên nhiều phần
của video. Yêu cầu tốc độ bit của một tệp tin video cụ thể sẽ thay đổi, khi các phần khác
nhau có thể có các mức nén khác nhau. Trong một số trường hợp các bộ đệm sẽ được sử
dụng để có được tốc độ bit cố định, lại dễ hơn trong điều khiển và truyền phát, và đôi khi
codec sẽ phải làm rớt dữ liệu để tuân thủ giới hạn băng tần. b. H 263
Codec này đã được công bố bởi đơn vị viễn thông quốc tế ITU-T dưới chuỗi H các
khuyến nghị cho các hệ thống nghe nhìn và đa phương tiện. Khuyến nghị này bao trùm
sự nén ảnh động tại tốc độ bit thấp và được hỗ trợ bởi các khuyến nghị ITU khác trong đó
có H.261. Đầu ra tốc độ bit thấp cho phép nó được sử dụng cho hội nghị truyền hình và
video trên Internet. Codec này cung cấp một sự cải tiến trong khả năng nén đối với video
và được sử dụng rộng rãi trên các trang Internet cho các video phát ra. c. MPEG-4 lOMoARcPSD| 10435767
Sau thành công của MPEG-2, nhóm chuyên gia ảnh động tiếp tục phát triển một chuẩn
mới, linh động, có xu hướng mang đến các khả năng bổ sung cho việc quảng bá video và
để hỗ trợ sự phát triển của video số. Được chấp nhận như một tiêu chuẩn ISO năm 1999,
nó đã được chỉnh sửa để bao gồm một số mở rộng. MPEG-4 có thể được sử dụng cho
video trên Internet, quảng bá IPTV và trên phương tiện lưu trữ, cùng với nhiều chức năng
khác. Nó bao gồm các tính năng mã hoá hướng đối tượng, sự gia tăng khả năng nén và
các cơ chế an ninh. Qua một thời gian, các hộp STB mới và các ứng dụng phần mềm IPTV
đã được chuẩn bị để hỗ trợ chuẩn nén này, có thể làm cho nén hiệu quả hơn và an ninh tốt
hơn đối với các quyền lợi tài sản trí tuệ.
Các đặc tính gắn trong chuẩn này không được dự định là sẽ thay thế hệ thống quản lý bản
quyền số. Các thành phần an ninh trong MPEG-4 có xu hướng hoạt động như một phần
bổ sung cho các cơ chế an ninh khác trong toàn thể môi trường IPTV. Dữ liệu MPEG-4
bao gồm cấu trúc và các trường dữ liệu, làm thuận lợi thêm cho việc nhận dạng IPR trong
mỗi file và ngụ ý rằng thông tin này có thể được sử dụng cho quá trình tạo quyết định.
MPEG-4 hỗ trợ nhận dạng tài sản số bằng cách gắn thông tin nhận dạng trong các tệp
tin dữ liệu. Thông tin này được sử dụng bởi các thành phần khác của dịch vụ IPTV nhằm
bảo đảm sự gắn kết tới IPR đã được định ra cho một tài sản nội dung cụ thể.
Chuẩn nén H.264 (còn gọi là MPEG-4 part 10/AVC cho mã hoá video tiên tiến) là
một chuẩn mở, có đăng kí, hỗ trợ các kĩ thuật nén video hiệu quả nhất hiện nay. Bộ mã
hoá H.264 có thể làm giảm kích cỡ của tệp tin video số đến 50% so với chuẩn MPEG-4
part 2. Điều bày có nghĩa là băng thông mạng yêu cầu sẽ ít đi, không gian lưu trữ cũng ít
đi đối với tệp tin video. Nói cách khác, chất lượng video cao hơn có thể đạt được đối với tốc độ bit cho trước.
3.6 Truyền dẫn tín hiệu truyền hình số
3.6.1 Các phương thức truyền dẫn
Việc sử dụng kỹ thuật số để truyền tín hiệu video đòi hỏi phải xác định tiêu chuẩn số của tín
hiệu truyền hình, phương pháp truyền hình để có chất lượng ảnh thu không kém hơn chất
lượng ảnh trong truyền hình tương tự. Có thể sử đúng các phương thức truyền dẫn sao cho tín hiệu truyền hình số:
a.Truyền qua cáp đồng trục:
Để truyền tín hiệu video số có thể sử dụng cáp đồng trục. Kênh có thể có nhiều làm ảnh
hướng đến chất lượng truyền và sai số truyền,ví dụ nhiễu nhiệt. Ngược lại, nhiễu tuyến tính
của kênh sẽ không xẩy ra trong trường hợp truyền số với các thông số tới hạn. Để đạt được
chất lượng truyền hình cao ,cáp có chiều dài 2500km cần đảm bảo mức lỗi trên đoạn trung
chuyển là 10-11 ÷ 10-10. Độ rộng kênh dùng cho tín hiệu video bằng khoảng 3/5 tốc độ bit của
tín hiệu. Độ rộng kênh phụ thuộc vào phương pháp mã hóa và phương pháp ghép kênh theo lOMoARcPSD| 10435767
thời gian cho các tín hiệu cần truyền và rộng hơn nhiều so với độ rộng kênh truyền tín hiệu truyền hình tương tự.
b.Truyền tín hiệu truyền hình số bằng cáp quang:
Cáp quang có nhiều ưu điểm trong việc truyền dẫn tín hiệu số so với cáp đồng trục:
+ Băng tần rộng cho phép truyền các tín hiệu số có tốc độ cao.
+ Độ suy hao thấp trên một đơn vị chiều dài.
+ Suy giảm giữa các sợi quang dẫn cao (80 dB) + Độ trễ thấp
Muốn truyền tín hiệu video bằng cáp quang phải sử dụng mã truyền thích hợp. Để phát
hiện được lỗi truyền người ta sử dụng thêm các bít chẵn. Mã sửa sai thực chất không sử dụng
trong cáp quang vì độ suy giảm đường truyền < 20dB, lỗi xuất hiện nhỏ và có thể bỏ qua được.
c.Truyền tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh :
Kênh vệ tinh khác với kênh cáp và kênh phát sóng trên mặt đất là có băng tần rộng và sự
hạn chế công suất phát. Khuếch đại công suất của các Transponder làm việc gần như bão hòa
trong các điều kiện phi tuyến. Do đó sử dụng QPSK là tối ưu. Các hệ thống băng, truyền qua
vệ tinh thường làm việc ở dải tần số cỡ GHz.
Ví dụ: băng Ku: Đường lên: 14÷15GHz
Đường xuống: 11,7 ÷12,5 GHz.
d. Truyền hình số truyền qua sóng mặt đất:
Diện phủ sóng hẹp hơn so với truyền qua vệ tinh song dễ thực hiện hơn so với mạng cáp.
Cũng bị hạn chế bởi băng thông nên sử dụng phương pháp điều chế OFDM nhằm tăng dung
lượng truyền dẫn qua 1 kênh sóng và khắc phục các hiện tượng nhiễu ở truyền hình mặt đất
tương tự . Hệ thống phát sóng truyền hình số mặt đất còn sử dụng phương pháp điều chế
COFDM (ghép kênh theo tần số mã trực giao). COFDM là hệ thống có khả năng chống nhiễu
cao và có thể thu được nhiều đường, cho phép bảo vệ phát sóng số trước ảnh hưởng của can
nhiễu và các kênh lân cận. Hệ thống COFDM hoạt động theo nguyên tắc điều chế dòng dữ
liệu bằng nhiều tải trực giao với nhau.
Các tín hiệu số liệu được điều chế M-QAM, có thể dùng 16 – QAM hoặc 64-QAM. Điều
chế và giải điều chế các tải thực hiện nhờ bộ điều chế Fourier nhanh FFT dưới dạng FFT2 và
FFT8k.Với loại vi mạch trên có thể thiết kế cho hoạt động của 6785 tải tin (payload) .Các
hãng RACE có thiết bị phát sóng truyền hình cho 896 payload, hãng NTL cho 2000 payload.
Nhận xét: Truyền hình số trong cả ba môi trường có sự bổ sung, hỗ trợ cho nhau. Nếu truyền
hình qua vệ tinh có thể phủ sóng một khu vực rất lớn với số lượng chương trình lên đến hàng
trăm thì tín hiệu số trên mặt đất sẽ được dùng để chuyển các chương trình khu vực, nhằm vào lOMoARcPSD| 10435767
một số lượng không lớn người thu. Đồng thời, ngoài việc thu bằng Anten cố định trên mái
nhà, truyền hình mặt đất còn cho phép thu bằng Anten nhỏ của máy thu xách tay, thu di động
(trên ô tô, máy bay...). Truyền hình số truyền qua mạng cáp phục vụ thuận lợi cho đối tượng
là dân ở các khu đông đúc, không có điều kiện lắp Anten thu vệ tinh hay anten mặt đất. Ghép kênh dòng
Dòng ghép kênh: Lớp hệ thống MPEG-2 mô tả cách thức các dòng sơ cấp của một chương
trình hay của nhiều chương trình được ghép chung với nhau tạo ra một dòng số liệu thích hợp
cho lưu trữ số hay truyền dẫn số.
Chuẩn nén MPEG-2 được thiết kế cho tốc độ bit lớn hơn 4Mb/s. Tín hiệu video và audio
được nén, xử lý đóng gói và ghép kênh tạo thành các dòng dữ liệu với tốc độ mong muốn.
Các thông tin cần thiết sử dụng trong ghép kênh gồm:
• Hệ thống các nhãn thời gian (Time - Stamp TS): Sử dụng để đảm bảo các dòng sơ cấp
liên kết được phát lại một cách đồng bộ tại bộ giải mã.
• Các bảng thông tin dịch vụ (Service Information): Mô tả các chi tiết về thông số mạng,
về các chương trình đang được ghép kênh và về bản chất của các dòng sơ cấp khác nhau.
• Các thông tin điều khiển việc xáo trộn (Scrambling) số liệu, các thông tin dùng để truy
cập có điều kiện CA (Conditional Access).
• Các kênh số liệu riêng (private data): Số liệu riêng là dòng số liệu mà nội dung của nó
không được quy định bởi tiêu chuẩn MPEG.
Ở MPEG đạt được sự đồng bộ thông qua việc sử dụng nhãn thời gian tần số và chuẩn đồng hồ (Clock system-CS).
Ghép kênh dòng chương trình (Program stream-PS)
Được thiết kế cho môi trường không có nhiễu, một dòng chương trình là kết quả của ghép
kênh một vài dòng cơ sở của một chương trình dùng chung một xung nhịp, bao gồm các gói
PES có độ dài thay đổi.
Dòng dữ liệu sau ghép kênh chứa dòng bit điều khiển bởi miêu tả chương trình. Dòng
chương trình thường ứng dụng trên đĩa CD-ROM, DVD, HD-DVD. Dòng PES Video
G hép kê nh Dòng PS Dòng PES Audio lOMoARcPSD| 10435767
Hình 3.20: Ghép kênh dòng chương trình (PS)
Ghép kênh dòng truyền tải (Transport stream-TS)
Được thiết kế cho môi trường có tạp nhiễu để truyền trên các kênh có nhiễu, một dòng
truyền tải là kết quả của ghép kênh của các dòng sơ cấp dùng chung xung nhịp hoặc không.
Như vậy dòng truyền tải có thể bao hàm các gói của nhiều chương trình. PID 1 PES Video 1 PID 2 PES Audio 1-1 PID 3 Transport stream (TS) PES Audio 1-2 MUX .................... PID (n -2) PES Video i PID (n-1) PES Audio i-1 Data
PID-Packet identification Elementary stream map
Hình 3.21: Ghép kênh dòng truyền tải (TS)
Hệ thống ghép kênh MPEG-2: Tiêu chuẩn MPEG-1 xác định về nén, dãn và đồng bộ tín
hiệu video và audio, bao gồm cả các lớp nén, tiêu chuẩn MPEG-2 nâng cao và mở rộng tiêu
chuẩn MPEG-1 với việc thêm các lớp.
- Lớp nén biểu diễn cú pháp (syntax) của các dòng audio và video trên cơ sở cấu trúc dòng dữ
liệu video và audio. Các chuỗi audio và video hoặc dữ liệu độc lập được mã hóa MPEG-2
để các dòng dữ liệu độc lập, gọi là dòng cơ bản ES (elemantary strems).
- Lớp hệ thống xác định việc kết hợp các dòng audio và video độc lập thành một dòng để lưu
trữ (dòng chương trình PS - program stream) hoặc truyền dẫn (dòng truyền tải TS - transmission stream). lOMoARcPSD| 10435767
Hình 3.22: Cấu trúc MPEG-2 phân lớp - Dòng chương trình PS:
Hình 3.23: Dòng các hình PS
Các gói PS có thể có chiều dài bất kỳ. Số lượng và chuỗi các gói /gói không được xác định,
nhưng các gói từ các dòng riêng được chuyển từ 1 bậc thời gian. Một PS có thể tải đến 32
dòng audio, 16 dòng video, 16 dòng dữ liệu. Tất cả đều có đơn vị thời gian cơ bản được ghép kênh đồng bộ.
Dòng truyền tải TS:
Nếu chia các gói PES có độ dài khác nhau thành các gói TS có độ dài không đổi (mỗi
gói TS được bắt đầu bằng TS header) và truyền các gói này đi, ta sẽ có dòng truyền tải TS
(Transport Stream). Các gói TS có độ dài không đổi là 188 byte. Dòng TS có khả năng chống
lỗi cao, được thiết kế để truyền trên các kênh truyền có nhiễu như: kênh truyền hình thông
thường (thông qua mặt đất) cũng như các kênh truyền hình cáp.
Các gói PES xuất phát từ một hoặc nhiều dòng ES có cùng hoặc khác đơn vị thời gian
cơ bản (như audio, video, dữ liệu) được ghép kênh thành 1 dòng TS qua việc biến đổi trong
các gói PES. Khả năng ghép kênh các chương trình với nhiều tốc độ bit khác nhau thành 1
dòng TS được dùng trong hệ truyền hình có độ phân giải cao HDTV và UHDTV lOMoARcPSD| 10435767
Hình 3.24 : Định dạng dòng truyền tải M-PEG2
Hình 3.25: Dòng truyền tải TS
Quá trình ghép các gói PES audio, video, data, tạo thành gói truyền tải TS. Để tăng
tính hiệu quả, các dòng truyền tải có thể ghép lại với nhau tạo thành dòng truyền tải ghép kênh
cấp hệ thống (System Level Multiplex). lOMoARcPSD| 10435767
Hình 3.26 Ghép kênh dòng bit truyền tải cấp hệ thống
Sau khi các bước trên hoàn thành, các bộ lọc tại bộ tách kênh có thể thiết lập các bít dòng
truyền tải tại bên thu phù hợp cho từng chương trình cần quan tâm.
3.7 Các tiêu chuẩn truyền dẫn truyền hình số 3.7.1 Chuẩn ATSC
Hệ thống ATSC được sử dụng tại Mỹ, có cấu trúc dạng lớp, tương thích với mô hình OSI-7
lớp của các mạng dữ liệu. Mỗi lớp ATSC có thể tương thích với các ứng dụng khác cùng lớp.
ATSC sử dụng dạng thức gói MPEG-2 cho cả Video, Audio và dữ liệu phụ. Các đơn vị dữ
liệu có độ dài cố định phù hợp với mã hoá sửa lỗi, ghép dòng chương trình, chuyển mạch,
đồng bộ, nâng cao tính linh hoạt và tương thích với dạng thức ATM. Chuẩn ATSC cung cấp
cho cả hai mức truyền hình phân giải cao (HDTV) và truyền hình tiêu chuẩn (SDTV). Đặc tính
truyền tải và nén dữ liệu của ATSC theo MPEG-2.
Bảng 3.8: Đặc điểm cơ bản của ATSC Tham số Đặc tính Video
Nhiều dạng thức ảnh( nhiều độ phân giải khác nhau). Nén ảnh
theo MPEG-2 MP@ ML tới HP@ HL Audio
Âm thanh Surround của hệ thống Dolby AC-3 Dữ phụ liệu
Cho các dịch vụ mở rộng (thí dụ: hướng dẫn chương trình,
thông tin hệ thống, dữ liệu truyền tải tới máy tính) Truyền tải
Dạng đóng gói truyền tải đa chương trình. Thủ tục truyền tải MPEG-2
Truyền dẫn RF Điều chế 8-VSB cho truyền dẫn truyền hình số mặt đất
Phương pháp điều chế VSB bao gồm hai loại chính: Một loại dành cho phát sóng mặt
đất (8-VSB) và một loại dành cho truyền dữ liệu qua cáp tốc độ cao (16-VSB). Cả hai đều sử
dụng mã RS (Reed – Solomon), tín hiệu pilot và đồng bộ từng đoạn dữ liệu. Tốc độ ký hiệu lOMoARcPSD| 10435767
(Symbol Rate) cho cả hai đều bằng 10,76MSymbol/s. Nó có giới hạn tỷ số tín hiệu trên nhiễu
(SNR) là 14,9 dB và tốc độ dữ liệu bằng19,3Mb/s. Thực chất của qúa trình điều chế VSB là
điều chế biên độ nhiều mức, cho nên các bộ khuếch đại công suất yêu cầu có độ tuyến tính cao. 3.7.2 Chuẩn DVB
Chuẩn DVB được sử dụng ở Châu Âu, truyền tải tín hiệu Video số nén theo tiêu chuẩn
MPEG-2 qua cáp, vệ tinh và phát sóng mặt đất. Chuẩn DVB có một số đặc điểm như sau:
+ Mã hoá Audio tiêu chuẩn MPEG-2 lớp II.
+ Mã hoá Video chuẩn MP @ ML.
+ Độ phân giải ảnh tối đa 720 x576 điểm ảnh.
DVB gồm một tập các tiêu chuẩn, trong đó cơ bản là:
+ DVB-S : Hệ thống truyền hình số qua vệ tinh, sử dụng phương pháp điều chế QPSK.
+ DVB-C: Hệ thống cung cấp tín hiệu truyền hình số qua mạng cáp, sử dụng các kênh cáp
có dung lượng từ 7 8MHz và kiểu điều chế QAM: 64-QAM, 256-QAM. DVB-C có
mức tỷ số S/N cao và điều chế ký sinh thấp.
+ DVB-T: Hệ thống truyền hình mặt đất với các độ rộng kênh 8MHz, 7MHz hoặc 6MHz.
Sử dụng phương pháp mã hoá sửa sai ghép đa tần trực giao. COFDM. 3.7.3 Chuẩn ISDB
Hệ thống chuyên dụng cho phát thanh truyền hình số mặt đất Nhật Bản đã được hiệp hội
ARIB đưa ra và được hội đồng công nghệ viễn thông của Bộ Thông tin Bưu điện thông qua
như một bản dự thảo tiêu chuẩn cuối cùng ở Nhật Bản.
ISDB- T sử dụng tiêu chuẩn mã hoá MPEG-2 trong quá trình nén và ghép kênh. Hệ thống
sử dụng phương pháp ghép đa tần trực giao OFDM cho phép truyền đa chương trình với các
điều kiện thu khác nhau, truyền dẫn phân cấp, thu di động... Các sóng mang thành phần được
điều chế QPSK, DQPSK, 16- QAM hoặc 64-QAM. Chuẩn ISDB- T có thể sử dụng cho các
kênh truyền 6, 7 hoặc 8 MHz. Tuy nhiên mới chỉ thực hiện ở Nhật Bản với độ rộng kênh truyền 6 MHz.
ISDB- T sử dụng ghép xen thời gian, trong khi DVB-T không sử dụng kỹ thuật này.
• Ưu điểm: Tăng hiệu quả chống can nhiễu xung.
• Nhược điểm: Tăng thời gian trễ và tăng độ phức tạp của máy thu.
ISDB-T sử dụng phân đoạn tần số. Việc phân đoạn tần số này sẽ làm sai nguyên tắc của một
kênh truyền hình số là một kênh băng rộng trong đó các dịch vụ được đặt ở các mức khác
nhau. Nếu chia kênh thành các đoạn tần số bị ảnh hưởng thì toàn bộ dịch vụ nằm trong đoạn lOMoARcPSD| 10435767
đó sẽ bị mất. Đó là một trong những lý do tại sao các nhà thiết kế DVB-T đã không sử dụng
kỹ thuật phân chia tần số.
Cần nhiều máy phát cho mạng đơn tần hơn hệ ISDB-T. Khoảng bảo vệ lớn nhất của hệ Nhật
chỉ có 189 s. Tương ứng với khoảng bảo vệ này cho khoảng cách tối đa giữa các máy phát
là 56,7 km. Trong khi sử dụng hệ phát số của Châu Âu, khoảng cách tối đa giữa các máy phát
đối với mạng đơn tần tới 67km (nếu là phát 8K và khoảng bảo vệ bằng 1/4 chu kỳ của Symbol).
Máy thu số theo hệ ISDB-T yêu cầu lọc khắt khe hơn máy thu DVB-T.
 Các nước lựa chọn tiêu chuẩn ATSC gồm: Achentina, Mexico, Hàn quốc, Đài loan,
Canada,…Thời gian lựa chọn tiêu chuẩn truyền hình số tại các nước trên thế giới như sau:
 Tại nước Mỹ: năm 1995 công bố tiêu chuẩn (ATSC), năm 1997 bắt đầu phát song thử
nghiệm truyền hình số, năm 2006 chấm dứt công nghệ truyền hình tương tự, chuyển
hoàn toàn sang phát sóng số.
 Tại Achentina: phát sóng số vào năm 1999.
 Tại Mexico: phát sóng số vào năm 1992.
 Tại H àn quốc: lựa chọn tiêu chuẩn từ năm 1997 đến 1998, phát thử nghiệm từ 1998
đến 2001, chính thức phát sóng số vào năm 2001, chấm dứt truyền hình tương tự vào năm 2010.
 Tại Nhật Bản: ban hành tiêu chuẩn ISDB-T và chủ trương sẽ phát sóng số theo hệ tiêu
chuẩn riêng của mình, năm 1997 ban hành tiêu chuẩn và bắt đầu phát sóng thử nghiệm,
năm 2010 chấm dứt công nghệ truyền hình tương tự.
 Các nước lựa chọn tiêu chuẩn DVB-T gồm :
 Tại Anh: là nước đầu tiên có 33 trạm phát số DVB-T vào thàng 10/1998, phủ sóng
khoảng 75% dân số, đến năm 1999, sốn trạm tăng lên là 81, phủ sóng khoảng 90% dân
số, dự kiến chấn dứt truyền hình tương tự vào năm 2015.
 Tại Tây ban nha, Thụy điển: phát sóng 1999, chấm dứt tương tự vào 2010 ÷ 2012.
 Tại Pháp, Đan mạch, Phần lan, Hà lan, Bồ Đào Nha, Na uy: phát sóng số vào năm
2000, chấm dứt tương tự vào 2010 ÷ 2015.
 Tại Đức, Bỉ: phát sóng số năm 2001, chấm dứt tương tự vào 2010 ÷ 2015.
 Tại Thụy sĩ, Italia, Áo: phát sóng số 2002, Thụy sĩ dự kiến chấm dứt tương tự vào năm 20 12.
 Tại Australia: tiến hành thử nghiệm DVB-Y và ATSC từ 3/10/1997 đến 14/11/1997
công bố kết quả thử nghiệm 7/1998 chính thức lựa chọn DVB- T. Từ 1998 ÷ 2001 quy
hoạch tần số, đến 1/1/2001 phát sóng chính thức tại một số thành phố lớn, phát trên
phạm vi toàn quốc vào năm 2004. Chấm dứt tương tự vào khỏng 2008 ÷ 2010. lOMoARcPSD| 10435767
 Tại Singapore: tiến hành thử nghiệm cả 3 tiêu chuẩn từ 6 ÷ 9/1998. Lựa chọn DVB-T
và phát sóng số chính thức vào 2001.
 Tại Việt Nam: dự kiến đến năm 2020 sẽ sử dụng truyền hình số hoàn toàn. Hạ tầng
truyền dẫn phát sóng truyền hình mặt đất sẽ được chuyển đổi hợp lý sang công nghệ
số hoàn toàn trên cơ sở áp dụng bộ tiêu chuẩn châu Âu (DVB-T truyền hình số mặt
đất), ngừng hẳn việc sử dụng công nghệ truyền hình tương tự.
3.8 Truyền hình cáp
3.8.1 Tổng quan hệ thống truyền hình cáp số
Truyền hình cáp số là truyền hình có chất lượng cao thỏa mãn được nhu cầu của người
xem cũng như giúp cho các trung tâm truyền hình dễ dàng quản lý các thuê bao. Cấu tạo của
một hệ thống truyền hình cáp số cũng tương tự như hệ thống truyền hình cáp tương tự. Tổng
quát, một hệ thống truyền hình cáp số bao gồm các khối chức năng như: Thu tín hiệu số, mã
hóa nén, ghép kênh, điều chế và sau đó sẽ được truyền đi đến thuê bao. Tại thuê bao sẽ được
lắp đặt một Set-top-box số để thu tín hiệu và giải mã.
Hình 3.27: Sơ đồ khối của một hệ thống truyền hình cáp số
Mạng và hoạt động của hệ thống hiện nay đều dựa trên cơ sở của mạng HFC và được gọi là
HFC số. HFC là công nghệ cáp quang lai ghép, sử dụng cấu hình mạng dùng cáp quang và
cáp đồng trục, được sử dụng để phân phối lại các dịch vụ băng rộng. Các dịch vụ băng rộng
này bao gồm: điện thọai, đa phương tiện tương tác, truy cập Iternet tốc độ cao, VOD (Video-
on demand –video theo yêu cầu) và học từ xa. Các mạng sử dụng công nghệ HFC có đặc trưng
thực hiện một cách lý tưởng các dịch vụ thế hệ mới, HFC thỏa mãn các yêu cầu về tăng khả
năng mở rộng và thực hiện các dịch vụ phụ mà không cần thay đổi cơ sở hạ tầng. lOMoARcPSD| 10435767
Theo sơ đồ của hệ thống này thì tín hiệu được phát đi tại trung tâm và đi đến thuê bao sẽ là
tín hiệu số. Tại trung tâm của hệ thống, tín hiệu sẽ được thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau,
Các tín hiệu được máy thu đưa qua khối nén và mã hóa, tại đây tín hiệu sẽ được chuyển đổi
hoàn toàn thành tín hiệu số. Tín hiệu này sẽ đưa qua ghép kênh và điều chế số, sau đó tín hiệu
này sẽ được phát đi trên sợi cáp quang đến nút quang. Từ nút quang tín hiệu điện được khuếch
đại và đưa đến thuê bao. Tại thuê bao của truyền hình cáp số có một hệ thống truy cập có điều
kiện. Tiến bộ của truyền hình cáp số là có thể kết nối giữa máy tính với máy thu hình qua hộp
giải mã Set-top-box số và có khả năng truyền Internet.
3.8.2 Chuẩn truyền hình số DVB-C
Chuẩn DVB-C được viết tắt bởi cụm từ Digital Video – Cable và nó là chuẩn chung do tập
đoàn tiêu chuẩn Châu Âu phát triển cho truyền hình kỹ thuật số thông qua hệ thống Cáp. Hệ
thống này truyền một MPEG-2 hoặc MPEG-4với dòng đưa ra là Audio/video số. Tiêu chuẩn
này lần đầu tiền được xuất bản bởi ETSI vào năm 1994, sau đó trở thành hệ thống truyền tải
sử dụng rộng rãi nhất cho truyền hình Cáp kỹ thuật số ở châu Âu. Nó được triển khai trên toàn
thế giới trong các hệ thống khác nhau. Hệ thống ghép kênh Video mã hóa Audio mã hóa Truyền dẫn Dữ liệu mã hóa 1 …… . Kênh chuyển đổi cáp MUX thích Mã hóa Đan xen Chuyển đổi ứng, phân ngoài ngoài dữ liệu tán năng Mã hóa vi Ánh xạ Đình hình DAC và phân QAM băng cơ sở front-end
Hình 3.28 – Sơ đồ khối hệ thống DVB-C lOMoARcPSD| 10435767
Hình 3.28 : Sơ đồ khối hệ thống DVB-C
Kỹ thuật phát của DVB-C được mô tả ngắn gọn theo sơ đồ khối như sau: Các dòng Video,
Audio và dòng dữ liệu sẽ được ghép kênh đưa vào một dòng chương trình mà thông qua các
bộ Set Top Box (STB) cho phép truyền và nhận.
 Phân tán năng lượng MUX: MPEG-2 TS được biết đến như các gói dữ liệu sắp xếp
trình tự có độ dài 188 byte. Trong kỹ thuật được gọi là phân tán năng lượng
 Mã hóa ngoài: chế độ đầu tiền được đáp ứng là truyền tải dữ liệu sử dụng mã khối
không nhị phân, mã RS (188 hoặc 204 bity) cho phép up tối đa 8 byte lỗi cho mỗi gói 188 byte.
 Đan xen ngoài: sự xen kẽ sử dụng việc sắp xếp lại dãy dữ liệu được truyền.
 Chuyển đổi dữ liệu byte/m: Dữ liệu (byte) được mã hóa đưa vào bộ dữ liệu dưới dạng
bit m (m = 4,5,6,7 hoặc 8). Mã hóa vi phân: 2 byte quan trọng nhất trong mỗi bộ dữ
liệu được mã hóa dưới dạng tín hiệu.
 Ánh xạ QAM: Các chuỗi bit được ánh xạ vào một chuỗi số băng cơ sở dưới dạng những
ký tự phức tạp, đó là 5 kiểu điều chế cho phép 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM, 128- QAM, 256-QAM.
 Định hình băng cơ sở : Tín hiệu QAM với vai trò là bộ lọc định hình nõ sẽ loại bỏ
những giao thoa tín hiệu ở nhánh đến.
 DAC và Front-end: Tín hiệu số được truyền đi dưới dạng tín hiệu tương tự thông qua
bộ chuyển đổi DAC và sau đó biến điệu thành tần số radio bởi RF Front-end.
Tháng 8/2008 chuẩn DVB-C2 ra đời , đây là thế hệ thứ hai của truyền hình số qua cáp,
với một số sự thay đổi về mã hóa và điều chế nên hiệu suất phổ cao hơn 30% và có sự tối ưu
hơn so với chuẩn thứ nhất. DVB-C2 cho phép tốc độ bít lên đến 83,1 Mbit/s trên một băng
thông kênh 8Mhz khi sử dụng điều chế 4096-QAM. Tương lai cho phép lên đến 97Mbit/s và
110,8Mbit/s cho mỗi kênh sử dụng điều chế 16.384 - QAM và 65536 – QAM.
3.9 Truyền hình số mặt đất
Truyền hình số quảng bá mặt đất là một hệ thống truyền thông sử dụng công nghệ số để
cung cấp số lượng kênh truyền nhiều hơn với chất lượng hình ảnh, âm thanh tốt hơn dưới hình
thức phát quảng bá tới ăng ten thu thông thường thay vì phải sử dụng chảo vệ tinh hay cáp
nối. Hệ thống này sử dụng điều chế dữ liệu số theo đó dữ liệu được nén và giải mã bằng thiết
bị set-top-box. Ưu điểm lớn nhất của hệ thống truyền hình số mặt đất quảng bá là sử dụng
băng tần số hiệu quả và công suất bức xạ nhỏ hơn so với truyền hình tương tự. Ngoài ra truyền
dẫn số còn có thể tự phát hiện và sửa lỗi.
Một ưu điểm khác đó là có khả năng làm việc trong mạng đơn tần SFN. Nghĩa là tất cả các
máy phát hình số trong một khu vực nào đó có thể là một thành phố hay một tỉnh sẽ phát trên
cùng một kênh sóng. Truyền hình số với công nghệ mạng đơn tần SFN có thể tiết kiệm được
tài nguyên tần số quý hiếm của quốc gia đồng thời những kênh lân cận không gây can nhiễu lOMoARcPSD| 10435767
lẫn nhau. Hiện nay trên thế giới tồn tại ba chuẩn cho hệ thống truyền hình số quảng bá mặt
đất: ATSC của Mỹ, DVB-T của Châu Âu và ISDB-T của Nhật Bản.
Hệ thống truyền hình số quảng bá được triển khai ở Mỹ là hệ thống sử dụng điều chế 8
VSB cho quảng bá mặt đất được chuẩn hoá bởi ATSC.
Hệ thống ISDB-T của Nhật bản được chuẩn hoá bởi ARIB.
Chuẩn DVB-T của Châu Âu được rất nhiều nước trên thế giới tuân thủ khi triển khai hệ
thống truyền hình số quảng bá mặt đất cho nước mình. DVB-T hỗ trợ rất nhiều loại hình dịch
vụ bao gồm các dịch vụ SDTV và HDTV, các dịch vụ truyền hình số di động… Truyền
hình số mặt đất có các đặc điểm sau:
• Truyền hình số có độ phân giải cao (HDTV)
• Nhiều chương trình truyền hình trên một kênh RF
• Dịch vụ truyền hình đa phương tiện, truyền hình tương tác
• Thu di động (Tiêu chuẩn DVB-T, DiBEG)
• Phân cấp chất lượng (HDTV, SDTV)
• Mạng đơn tần. Công suất máy phát nhỏ hơn (6dB~4 lần)
Hình 3.29: Mô hình truyền hình số mặt đất 3.9.1 Chuẩn DVB-T
Hệ thống DVB-T cho phép phát các dịch vụ SD (sử dụng mã hoá MPEG-2) và các dịch vụ
HD (sử dụng mã hoá MPEG-4) cùng các dữ liệu khác trong một dòng truyền tải (MPEG-2
TS). DVB-T mô tả kiến trúc đóng gói (Framing Structure), mã hoá kênh và quá trình điều chế
chi tiết trong tiêu chuẩn ETSI EN 300 744. DVB-T hỗ trợ độ rộng kênh truyền có thể là 5
MHz, 6 MHz, 7 MHz, và 8 MHz. Tại Việt Nam sử dụng kênh có độ rộng 8 MHz. Một số
tham số kĩ thuật cơ bản của DVB-T bao gồm:
• Mã sửa sai FEC dạng Turbo với bộ mã hóa ngoài RS (204, 188) có thể sửa tối đa 8
byte lỗi trong mỗi gói 188 bytes; và mã trong sử dụng mã vòng xoắn (hay còn gọi là
FEC) với các tỷ lệ: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, và 7/8; lOMoARcPSD| 10435767
• Giản đồ điều chế: QPSK, 16-QAM, 64-QAM;
• Dữ liệu truyền được tổ chức thành các khung và các siêu khung, một siêu khung được
tạo thành từ 4 khung. Mỗi khung gồm 68 Blocks, và mỗi Block có thể có 1512, hay
3024, hay 6048 ký hiệu tuỳ thuộc vào kiểu điều chế 2k, 4k, hay 8k;
• Kỹ thuật điều chế OFDM, với các kiểu: 2k (2048 sóng mang), 4k (4096 sóng mang), hoặc 8k (8192 sóng mang);
• Khoảng bảo vệ : 1/4, 1/8, 1/16, và 1/32;
Các tín hiệu báo hiệu (tín hiệu Pilot và các tín hiệu TPS): Mang các thông tin truyền phát.
Cung cấp các thông tin này tới phía thu, cho phép phía thu tự động xác định tín hiệu đã phát
(tuỳ thuộc vào đầu thu có hỗ trợ hay không). Tiêu chuẩn DVB-T2
DVB-T2 một chuẩn mới trong họ tiêu chuẩn DVB được phát triển dành cho truyền hình
số mặt đất với mục đích tăng khả năng sử dụng băng tần, tăng dung lượng dữ liệu có thể
truyền cũng như cải tiến chất lượng tín hiệu. Trong các điều kiện thu tương đương so với
DVB-T, DVB-T2 tăng dung lượng 30%, thậm chí trong một số trường hợp có thể tăng tới
65%. Hiệu quả đạt được này nhờ vào các cải tiến từ các đặc trưng lớp vật lý, tới cấu hình
mạng, cũng như tối ưu quá trình thực thi để đạt được bộ thông số tối ưu cho các kênh truyền.
Chi tiết cấu trúc khung, mã hoá kênh và quá trình điều chế được mô tả trong tiêu chuẩn ETSI EN 302755.
Hệ thống DVB-T2 có thể chia thành 3 hệ thống con về phía nhà mạng (SS1, SS2 và SS3)
và 2 hệ thống con về phía máy thu (SS4 và SS5).
Hình 3.30: Sơ đồ khối của hệ thống DVB-T2 lOMoARcPSD| 10435767
Đầu vào hệ thống có thể là một hoặc nhiều luồng truyền tải TS (Transport Stream)
MPEG-2 và/hoặc một vài GS (Generic Stream). Khối tiền xử lý đầu vào (Input pre-
processor) không thuộc hệ thống T2. Tuy nhiên khối này có thể bao gồm các bộ chia dịch
vụ (Service splitter) hoặc bộ giải ghép kênh (demultiplexer) phân tách các dịch vụ thành
các dòng dữ liệu logic để đưa vào đầu vào của hệ thống T2. Sau đó, chúng được mạng
trong các ống lớp vật lý PLPs (Physical Layer Pipes).
 SS1: Mã hoá và ghép kênh.Khối SS1 có chức năng mã hoá tín hiệu video/audio
cùng các tín hiệu phụ trợ kèm theo như PSI/SI hoặc tín hiệu báo hiệu lớp 2 (L2
Signalling) với công cụ điều khiển chung nhằm đảm bảo tốc độ bit không đổi đối
với tất cả các dòng bit. Khối này có chức năng hoàn toàn giống nhau đối với tất cả
các tiêu chuẩn của DVB. Đầu ra của khối là dòng truyền tải MPEG-2TS (MPEG - 2 Transport Stream).
 SS2: Basic T2 – Gateway. Đầu vào của SS1 , đầu ra là dòng T2 - MI. Mỗi gói T2-
MI bao gồm Baseband Frame, IQ Vector hoặc thông tin báo hiệu (LI hoặc SFN).
Dòng T2-MI chứa mọi thông tin liên quan đến T2-FRAME. Mỗi dòng T2-MI có
thể được cung cấp cho một hoặc một vài bộ điều chế trong hệ thống DVB-T2.
Dạng thức giao diện của T2-MI.
 SS3: Bộ điều chế DVB-T2 (DVB-T2 Modulator). Bộ điều chế DVB-T2 sử dụng
Baseband Frame và T2- Frame mang trong dòng T2-MI đầu vào để tạo ra DVB- T2 Frame.
 SS4: Giải điều chế DVB-T2 (DVB-T2 Demodulator). Bộ giải điều chế SS4 nhận
tín hiệu cao tần (RF Signal) từ một hoặc nhiều máy phát (SFN Network) và cho
một dòng truyền tải (MPEG-TS) duy nhất tại đầu ra.
 SS5: Giải mã dòng truyền tải (Stream Decoder). Bộ giải mã SS5 nhận dòng truyền
tải (MPEG-TS) tại đầu vào và cho tín hiệu video/audio tại đầu ra.
 Đầu vào của lớp vật lý là tín hiệu cao tần RF. Việc xử lý dòng dữ liệu vào và FEC
phải được lựa chọn sao cho có khả năng tương thích với cơ chế sử dụng trong
DVB-S2. Điều đó có nghĩa, DVB-T2 phải có cùng cấu trúc basebandframe,
baseband-header, gói "0' (Null packet) LDPC/BCH FEC và đồng bộ dòng dữ liệu như DVB-S2.
Các thông số COFDM của DVB-T2 cũng được mở rộng so với DVB-T, trong đó bao gồm:
 FFT: 1K, 2K, 4K, 8K, 16K, 32K;
 Khoảng bảo vệ: 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, 1/4;
 Pilot phân tán : 8 biến thể khác nhau phù hợp với các khoảng bảo vệ khác nhau; lOMoARcPSD| 10435767
 Pilot liên tục: tương tự như DVB-T, tuy nhiên tối ưu hơn;
 Xen bít: bao gồm xen bit, xen tế bào, xen thời gian và xen tần số
Việc có một khoảng lựa chọn rộng hơn các thông số COFDM cùng với mã sửa sai mạnh
hơn, cho phép DVB-T2 đạt được dung lượng cao hơn DVB-T gần 50% đối với mạng
MFN và thậm chí còn lớn hơn đối với mạng SFN.
Hình 3.31: Biểu đồ khối hệ thống DVB-T2 SS2 và SS3
Đầu ra của hệ thống thường là các tín hiệu đơn để truyền phát trên kênh vô tuyến
RF. Tuy nhiên, hệ thống có thể tạo tín hiệu ra thứ hai, được truyền tới hệ thống anten thứ
hai và gọi là chế độ truyền phát MISO. Tốc độ tối đa đầu vào cho TS, bao gồm cả các gói
trống là 72Mbit/s. Thông lượng tối đa, sau khi xóa gói trống đạt được hơn 50 Mbit/s (đối với kênh 8MHz).
3.10 Truyền hình số vệ tinh
Thực chất, thông tin vệ tinh là thực hiện đường chuyển tiếp qua vệ tinh. Một vệ tinh có thể
chứa nhiều transponder (bộ phát đáp) để tiếp nhận tín hiệu từ trạm mặt đất, xử lý lại và phát
trở lại trạm trái đất.
Ưu điểm của thông tin qua vệ tinh:
- Tính quảng bá cho mọi địa hình, vùng phủ sóng rộng.
- Có dải thông khá rộng, khả năng đa truy nhập, dung lượng thông tin lớn.
- Chất lượng và độ tin cậy thông tin cao.
- Tính linh hoạt cao, hiệu quả kinh tế lớn.
- Đa dạng về loại hình phục vụ.
- Thích hợp cho các dịch vụ quảng bá hiện đại.
- Nhược điểm của thông tin qua vệ tinh:
- Trễ đường truyền lớn.
- Ảnh hưởng của tạp âm và suy hao.
- Giá thành lắp đặt hệ thống rất cao, chi phí để phóng vệ tinh tốn kém
- Tồn tại xác suất rủi ro. lOMoARcPSD| 10435767
- Khó bảo dưỡng, sữa chữa và nâng cấp.
- Người xem cần phải đầu tư thiết bị để thu tín hiệu
- Kỹ thuật lắp đặt đòi hỏi phái có trình độ nhất định.
- Vệ tinh có tuổi thọ giới hạn, khoảng 20 năm. Mỗi lần thay thế đòi hỏi giá thành cao.
- Không gian để phát triển hạn chế. Khoảng cách giữa các vệ tinh tối thiểu là 3 độ, quỹ
đạo bán kính (đặt vệ tinh địa tĩnh) gần như đã bị phủ kín. Các quốc gia nhỏ rất khó
khăn trong việc xây dựng vệ tinh của riêng mình
- Phụ thuộc nhiều vào thời tiết, bức xạ mặt trời
3.10.1 Cấu trúc hệ thống truyền hình số vệ tinh Đường lên Đường xuống U ( plink) D ( ownlink) Điều chế Khuếch đại Giải điều Nâng Khuếch đại Hạ tần tần công suất tạp âm chế Trạm Trạm mặt đất mặt đất
Hình 3.32: Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh
Các trạm phát sóng truyền hình –DBS (Direct Broadcast Satellte). Các trạm DBS làm nhiệm
vụ nhận tín hiệu Audio/video từ các nguồn chương trình khác nhau như: Studio, internet, vệ
tinh cáp quang, cáp…tín hiệu sau đó được số hóa, mã hóa, nén, ghép kênh, điều chế, qua hệ
thông mã khóa quản lý khách hàng rồi được phát lên vệ tinh với tần số đường uplink.
Vệ tinh: nhận tín hiệu từ trạm phát, khuếch đại rồi chuyển đến cho các thuê bao với tần số đường downlink.
Tại nhà các thuê bao gồm Anten chảo để thu tín hiệu vệ tinh và thiết bị giải mã tín hiệu vệ
tinh (Set – top box). Anten và bộ giải mã được nối với nhau bằng cáp đồng trực RG-6 lOMoARcPSD| 10435767
a.Trạm phát mặt đất (Uplink station)
Tín hiệu A/V từ studio được chuyển đổi sang tín hiệu số, mã hoá và nén MPEG-2, thường
dùng chuẩn MP@ML. Đây là tiêu chuẩn thống nhất trong việc truyền dẫn phát sóng tín hiệu
video số qua vệ tinh có độ phân giải tiêu chuẩn (SDTV). Đối với tiêu chuẩn tiếng MPEG có
các dạng thức mono, stereo, Join stereo, dual mono. Mỗi chương trình A/V sau nén có vận
tốc trung bình khoảng 4Mbps. Sau đó các tín hiệu A/V qua các bộ Scrambler (xáo trộn mật
mã tín hiệu) của hệ thống truy nhập có điều kiện CA (Conditional Access) theo các yêu cầu
về quản lý thuê bao và chương trình cung cấp cho thuê bao. Tín hiệu sau khoá mã được ghép
kênh để tạo thành dòng truyền tải đa chương trình (từ 10 20 chương trình).
Tín hiệu sau ghép kênh được qua các bộ mã hoá kênh truyền (RS - Reed Solomon) sửa sai
FEC (Forward Error Corrector), tương ứng với tốc độ khoảng 52 Mbps (nếu ghép 10 chương
trình), sau đó đến khối điều chế sử dụng kỹ thuật điều chế QPSK ở tần số trung tần 70MHz
tạo ra sóng trung tần có dải thông khoảng 0.65x52= 33.8MHz. Tiếp theo đến bộ dịch tần lên
dải C hoặc KU, khuếch đại công suất và đưa lên hệ thống anten phát lên vệ tinh. Anten phát
thường rất rộng, đường kính khoảng từ 9-12 m. Càng tăng đường kính thì độ chính xác đến
vệ tinh càng cao và tăng công suất nhận tại vệ tinh. Ăn ten phát chỉ hướng đến vệ tinh xác
định và phát tín hiệu trong khoảng tần số xác định.
Hình 3.33: Trạm phát mặt đất lOMoARcPSD| 10435767
b.Vệ tinh (Satellite)
Có chứa các trạm phát đáp, chuyển tiếp tín hiệu (transponder) : nhận tín hiệu phát ra từ trạm
mặt đất sau đó dịch tần, khuếch đại rồi phát trở lại trái đất. Do vệ tinh ở độ cao rất lớn so với
trái đất, khoảng 36000 km trên quỹ đạo địa tĩnh, nên tầm bao phủ rất lớn (tối đa có thể được
1/3 trái đất). Tuy nhiên trong truyền hình vệ tinh một vệ tinh thông thường có diện phủ sóng
trong một phần châu lục hay 1 quốc gia nào đó và có thể thay đổi được vùng bao phủ (beam
sóng). Hình vẽ dưới là vùng phủ sóng vệ tinh Measat-2 band Ku. Vùng phủ sóng bandKu của
vệ tinh Measat-2 có cường độ trường (EIRP) tại Việt Nam vào khoảng 54 56 dBW.
Hình 3.34: Vị trí của vệ tinh Measat-2 (148 E) trên quỹ đạo địa tĩnh
c.Trạm thu tín hiệu vệ tinh (Downlink station)
Có nhiều dạng trạm thu khác nhau tuỳ theo mục đích sử dụng: Trạm thu dùng cho truyền
hình cáp, trạm phát lại truyền hình mặt đất, trạm thu phát MATV của các khách sạn, chung
cư cao tầng, hoặc hộ gia đình xem trực tiếp (DTH- Direct to Home). Tất cả các dạng thu này
đều có thông số kỹ thuật giống nhau, chỉ khác nhau về chất lượng (đường kính anten, loại đầu
thu chuyên dụng hay dân dụng) và số lượng thiết bị thu (số kênh cần thu của các trạm phát
lại) tuỳ thuộc vào mục đích cụ thể của từng loại trạm thu. Một trạm thu bao gồm các thành phần:
Thiết bị bên ngoài (Outdoor):
 Anten parabol (chảo): là anten dung để thu tín hiệu các chương trình truyền hình từ vệ
tinh, kích thước từ 0,6m-6m tùy loại.
 LNB (Low Noise Block): là bộ khuếch đại tạp nhiễu thấp gắn trên anten parabol nhằm
tăng công suất tín hiệu thu được từ anten.
 Cơ cấu điều khiển chảo (Positioner) quay theo góc ngẩng và phương vị.
 Cơ cấu điều khiển góc quay phân cực (Polarotor).
Thiết bị bên trong (Indoor): lOMoARcPSD| 10435767
 Mạch điện điều khiển góc quay của Polarotor và Positioner
 Bộ giải mã đa phương tiện - IRD (Integrated Recever Decoder) hay còn gọi là Set-top
Box (STB): ngoài chức năng là thiết bị thu và giải mã tín hiệu truyền hình, chuyển
sang tín hiệu AV hay RF mà Tivi thông thường có thể xem được. Nó có còn có chức
năng nhận diện đúng thuê bao, giải mã ra các chương trình hay dịch vụ mà thuê bao
đã đăng kí. Điều này thường thực hiện thông qua Smart card (Thẻ thông minh). Thiết
bị này trông giống như một thẻ tín dụng hay điện thoại. Nó được dùng như một vật
chứng về quyền giải mã các tín hiệu hoặc dịch vụ mà thuê bao đã đăng ký. 3.10.2 Chuẩn DVB-S
Tiêu chuẩn DVB-S (EN 300 421) ra đời vào năm 1994, được sử dụng phổ biến để truyền
tín hiệu truyền hình quảng bá qua vệ tinh. Đường truyền vệ tinh ngoài những ưu điểm còn tồn
tại một nhược điểm lớn là cự ly thông tin lớn, chịu ảnh hưởng mạnh của nhiễu và tạp âm…
Bản thân dòng truyền tải MPEG-2 không có chức năng sửa lỗi, chống nhiễu đường truyền do
vậy không thể truyền trực tiếp dòng truyền tải.
Tiêu chuẩn DVB-S được thiết kế trên cơ sở gia tăng khả năng chống nhiễu cho dòng truyền
tải MPEG-2. Theo DVB-S, quá trình xử lý tín hiệu truyền hình vệ tinh gồm các bước như sau:
- Thích nghi đầu vào và phân tán năng lượng.
- Mã hóa ngoài sử dụng mã Reed-Solomon RS (204,188).
- Xáo trộn bit nhằm tăng khả năng chống lỗi cụm.
- Mã hóa trong sử dụng mã xoắn với các tỷ lệ mã khác nhau.
- Lọc băng gốc và điều chế QPSK. Mã hóa và Thích nghi Mã hóa ngoài Xáo trộn bit ghép kênh đầu vào và RS (204,188) MPEG-2 phân tán năng lượng Khối cao tần Điều chế Mã hóa trong RF QPSK Lọc băng gốc m ( ã chập)
Hình 3.35: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình vệ tinh DVB-S lOMoARcPSD| 10435767 Chuẩn DVB-S2
DVB-S2 là tiêu chuẩn truyền hình số vệ tinh tiêu chuẩn thứ hai được ETSI phê chuẩn
3/2005. Đây là tiêu chuẩn mới nhất trong hệ thống tiêu chuẩn DVB cho các ứng dụng vệ tinh
băng rộng. Cuộc cách mạng về mã sửa lỗi kết hợp với cấu hình điều chế mới và một loạt các
đặc tính mới là nên tảng làm nên tiêu chuẩn DVB-S2. Tiêu chuẩn này có những thay đổi mang
tính đột biến so với DVB-S như sau:
- Dòng tín hiệu vào mềm dẻo, DVB-S2 có thể tiếp nhận dòng truyền tải đơn chương
trình hoặc đa chương trình, dạng MPEG-TS hay dạng generic (ví dụ như iP…).
- Chuẩn nén MPEG-2 được nâng cấp lên MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding), tốc
độ nén cới chương trình SDTV là 2,2 triệu Mbps và 9Mbps với chương trình HDTV
- Tập mã sữa sai với mã trong của DVB-S được thay thế bằng mã sữa sai LDPC
(LowDensity Parity Check) và BCH (Bose Chaudhuri Hocquenghem) tỉ lệ lỗi thấp đạt
từ 0,7 dB đến 1 dB so với giới hạn Shannon tùy theo mode truyền dẫn
- Ngoài ra điều chế phức tạp hơn và số lượng hữu ích/hertz tăng lên. Tiêu chuẩn mới
cung cấp các kiểu điều chế QPSK (2bit/hz), 8PSk (3 bit/Hz), 16 APSK (4bit/Hz) và
thâm chí là 32 APSK (5 bit/Hz).
- Có 3 dạng phổ với hệ số roll-off lần lượt là 0.35, 0.25, 0.20, thay vì chỉ có một hệ số
roll-off là 0.35 trong tiêu chuẩn DVB-S. Hệ số roll-off nhỏ sẽ tăng hiệu của của
transponder, tăng lượng kênh hữu ích vì phổ tín hiệu vuông hơn.
- Khả năng kết hợp các dòng dữ liệu vào một sóng mang, điều chế, mã hóa thay đổi và
tương thích (VCM và ACM). Làm tăng số lượng tín hiệu truyền tải trên 1 sóng mang.
- Chức năng điều chế và mã hóa thay đổi VCM cho phép các dịch vụ khác nhau có thể
phát trên cùng một sóng mang. Mối dịch vụ vẫn giữ cấu hình điều chế và tỉ lệ sữa sai riêng
- Chức năng điều chế và mã hóa tương thích ACM cho phép thay đổi cấu hình điều chế
và mức bảo vệ lỗi cho mỗi khung dữ liệu. Các thông số truyền dẫn có thể tối ưu cho
mỗi bộ đầu cuối và các ảnh hưởng do thời tiết có thể được bù dễ dàng và an toàn. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 3.36: Sơ đồ khối hệ thống DVB-S2
(các khối màu đậm không cần thiết đối với các ứng dụng quảng bá dòng đơn chương trình)
Câu hỏi ôn tập chương 3
Bài tập 1: Cho hệ thống truyền hình số mặt đất chuẩn DVB-T. Biết rằng:
Hệ thống truyền hình số có độ phân giải 720x576 cho chói và 360x576 cho màu, tần số quét
mành là 50 Hz. Giả sử dung lượng kênh truyền 100Mbit/s. Tìm số bít biểu diễn cho một mẫu
tín hiệu chói và tín hiệu màu. Biết rằng chói và màu được biểu diễn với số bít như nhau.
- Xác định không gian lưu trữ chuỗi Video dài 30 phút, biết rằng chuẩn lấy mẫu 4:4:4,
độ phân giải 720×576 cho chói và 16 bit/mẫu, tần số quét mành 60Hz, tỷ số nén 30
cho chói và tỷ số nén của màu gấp 2 lần của chói.
- Chuẩn DVB-T có tốc độ dòng dữ liệu khả dụng là 5Mbit/s, độ rông kênh là 8 MHz.
Xác định tốc độ của dòng dữ liệu nếu tất cả các tham số của hệ thống không thay đổi
ngoại trừ tỷ lệ mã kênh thay đổi từ 3/4 thành 5/6 và điều chế thay đổi từ QPSK thành 64- QAM. Bài tập 2:
Một mạng DVB-H đang được xây dựng trong khu vực Turku. Các kỹ thuật sau được sử
dụng , DVB-T: 8K, GI = 1/4, QPSK, mã 2/3 , DVB-H: FEC 3/4, 1024 hàng
- Nếu mỗi dịch vụ được phân bổ băng thông 384 kbit / s, có bao nhiêu dịch vụ có thể cung cấp?
- Xác định khoảng thời gian của burst ( IP datagram) trong time slicing. Giả sử khung
MPE-FEC được gửi trên burst. lOMoARcPSD| 10435767
- Xác định khoảng thời gian trung bình lựa chọn dịch vụ ? Giả sử thời gian nhận đồng bộ 200 ms. Bài tập 3:
Cho hệ thống OFDM được sử dụng trong mạng truyền hình. Tốc độ truyền 32Mbit/s được
yêu cầu. Độ dài cực đại của đáp ứng xung kênh là 800ns
- Xác định khoảng cách của sóng mang, nếu khoảng thời gian bảo vệ là 20% trên toàn
bộ khoảng thời gian của ký hiệu
- Tính S/N bị mất do chèn khoảng thời gian bảo vệ
- Băng thông của kênh là 20MHz. Xác định số sóng mang con của tín hiệu truyền
- Cho các phương pháp điều chế BPSK, QPSK, 8PSK, 16QAM và 64 QAM chọn 1
trong các phương pháp điều chế để đạt được tốc độ truyền yêu cầu
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TÁC
4.1 Giới thiệu chung về truyền hình tương tác
Truyền hình kỹ thuật số, là sự tiến bộ quan trọng nhất trong công nghệ truyền hình kể
từ khi phương tiện truyền thông này được tạo ra hơn một thế kỷ trước. TV kỹ thuật số
cung cấp cho người xem nhiều sự lựa chọn hơn và làm cho trải nghiệm xem truyền hình
tương tác hơn. Hệ thống tương tự của truyền hình đã tồn tại trong hơn 60 năm qua. Trong
thời gian này, người xem trải qua quá trình chuyển đổi từ truyền hình đen trắng đến truyền
hình màu. Việc chuyển dịch từ truyền hình đen trắng đến truyền hình màu truyền hình đòi
hỏi người xem phải mua TV mới, và các đài truyền hình phải đầu tư thiết bị máy phát mới, sản xuất chương trình.
Ngày nay, ngành công nghiệp đi qua một quá trình chuyển đổi sâu sắc, di chuyển từ TV
thông thường đến kỷ nguyên mới về công nghệ kỹ thuật số. Hầu hết các nhà khai thác truyền
hình đã nâng cấp mạng lưới hiện có của họ và đã triển khai nền tảng kỹ thuật số tiên tiến trong
nỗ lực chuyển dịch thuê bao của họ từ các dịch vụ truyền thống tương tự đến các dịch vụ kỹ
thuật số tinh vi hơn. Một công nghệ mới được gọi là truyền hình dựa trên giao thức Internet
(IPTV), đã bắt đầu xuất hiện trên toàn thế giới trong đầu thế kỷ này, với những câu chuyện
về một số viễn thông lớn, cáp, vệ tinh, mặt đất, và một loạt các video cung cấp qua dịch vụ
dựa trên IP. Như tên gọi cho thấy, IPTV mô tả một cơ chế để truyền tải dòng nội dung video
qua mạng sử dụng giao thức mạng IP. Những lợi ích của cơ chế cung cấp các tín hiệu lOMoARcPSD| 10435767
truyền hình này thay đổi từ việc hỗ trợ các tương tác được tăng cường đến thời gian chuyển
đổi kênh nhanh hơn và cải thiện khả năng tương tác với mạng gia đình hiện có. Trước khi
mô tả các công nghệ khác nhau tạo nên một hệ thống IPTV từ đầu cuối đến đầu cuối,
chương này sẽ bắt đầu bằng việc định nghĩa IPTV.
4.1.1 Định nghĩa IPTV
IPTV là tên viết tắt của cụm từ Internet Protocol Television - truyền hìnhqua giao thức
Internet, Telco Televison hay truyền hình băng rộng, với nghĩa truyền tải truyền hình quảng
bá hoặc video theo yêu cầu, chương trình phát thanh có chất lượng cao trên mạng băng rộng.
Theo quan điểm của người dùng, IPTV hoạt động giống như dịch vụ truyền hình trả tiền. Định
nghĩa chính thức về IPTV được đưa ra bởi nhóm IPTV của Liên minh viễn thông quốc tế
(ITU-T FG IPTV) như sau:
IPTV được định nghĩa là các dịch vụ đa phương tiện như truyền hình, video, audio, văn
bản, số liệu truyền tải trên các mạng dựa trên IP được kiểm soát nhằm cung cấp mức chất
lượng dịch vụ, tính tương tác, độ bảo mật và tin cậy theo yêu cầu.
Từ quan điểm của nhà cung cấp dịch vụ, IPTV bao hàm quá trình thu thập, xử lý, và truyền
tải một cách an toàn nội dung video trên hạ tầng mạng dựa trên công nghệ IP. Tham gia vào
quá trình cung cấp dịch vụ IPTV gồm nhiều nhà cung cấp dịch vụ từ các nhà cung cấp dịch
vụ truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh đến các công ty Viễn thông lớn và các nhà khai thác
mạng riêng ở nhiều nơi trên thế giới.
Một số đặc điểm của IPTV:
• Hỗ trợ truyền hình tương tác: Các tính năng hai chiều của hệ thống IPTV cho phép
nhà cung cấp dịch vụ phân phối toàn bộ các ứng dụng truyền hình tương tác. Các
loại dịch vụ cung cấp qua dịch vụ IPTV là truyền hình trực tiếp, truyền hình độ nét
cao (HDTV), trò chơi tương tác, và Internet tốc độ cao.
• Dịch chuyển thời gian: IPTV kết hợp với một máy ghi video kỹ thuật số cho phép
dịch chuyển thời gian của chương trình truyền hình - cơ chế để ghi âm và lưu trữ
nội dung IPTV để xem sau.
• Cá nhân hóa: Một hệ thống IPTV hoàn chỉnh hỗ trợ thông tin liên lạc hai chiều và
cho phép người dùng cá nhân hoá thói quen xem TV của họ bằng cách cho phép
họ quyết định những gì họ muốn xem và xem khi nào.
• Yêu cầu băng thông thấp: Thay vì cung cấp tất cả các kênh cho mọi người dùng,
các công nghệ IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ chỉ để dòng kênh mà người
dùng đã yêu cầu. Tính năng hấp dẫn này cho phép nhà khai thác mạng tiết kiệm
băng thông trên mạng của họ.
• Truy cập trên nhiều thiết bị: Xem nội dung IPTV không giới hạn đối với các máy
thu hình. Người dùng thường sử dụng máy tính của họ và các thiết bị di động để
truy cập vào các dịch vụ IPTV. lOMoARcPSD| 10435767
4.1.2 Sự khác biệt giữa IPTV và Internet TV
Do đều được truyền tải trên mạng dựa trên giao thức IP nên đôi khi chúng ta hay hiểu nhầm
giữa IPTV và Internet TV. Thực tế hai loại hình này có nhiều điểm khác nhau.
 Hạ tầng mạng khác nhau: đúng như tên gọi, Internet TV dựa trên mạng Internet để
truyền tải nội dung video tới đối tượng sử dụng. Ngược lại, IPTV sử dụng các mạng
riêng bảo mật để truyền tải nội dung video tới đối tượng sử dụng.
 Giới hạn địa lý: đối tượng sử dụng Internet không truy cập được các mạng do các
nhà khai thác viễn thông sở hữu và vận hành và bản thân các mạng này được giới
hạn trong vùng địa lý xác định. Ngược lại, Internet không bị giới hạn về mặt địa lý,
qua mạng Internet, đối tượng sử dụng có thể truy cập tới dịch vụ Internet TV từ bất
cứ vị trí nào trên thế giới.
 Quyền sở hữu của hạ tầng mạng: khi nội dung video được truyền tải trên Inetrnet,
các gói giao thức IP mang nội dung video được truyền tải có thể bị mất hoặc trễ,
khi truyền qua các mạng khác nhau. Kết quả là, nhà cung cấp dịch vụ video trên
internet không thể đảm bảo mức độ hài lòng của khác hàng khi xem TV qua internet
so với TV truyền thóng, TV cáp hay TV qua vệ tinh. Trên thực tế, tín hiệu video
qua internet đôi khi bị giật trên màn hình và độ phân giải hình ảnh hoàn toàn thấp.
Nội dung TV cung cấp đến đối tượng sử dụng theo kiểu “best effort”. IPTV được
truyền tải trên hạ tầng mạng mà nhà cung cấp dịch vụ sở hữu. Việc sở hữu hạ tầng
mạng cho phép các nhà khai thác viễn thông thiết lập hệ thống của mình để hỗ trợ
quá trình truyền tải video chất lượng cao từ đầu cuối-tới-đầu cuối.
 Cơ cấu truy cập: thông thường set-top box được sử dụng để truy cập và giải mã nội
dung video qua hệ thống IPTV trong khi đó, truy cập tới dịch vụ internet TV hầu
hết đều sử dụng máy tính cá nhân. Loại phần mềm sử dụng trên PC phụ thuộc vào
nội dung internet TV. Ví dụ, đoạn file nội dung video được tải về từ internet TV có
khi yêu cầu phải cài đặt chương trình chạy file dành riêng để xem. Hệ thống quản
lý bản quyền (DRM) cũng yêu cầu hỗ trợ cơ cấu truy nhập này.
 Giá thành: một phần đáng kể nội dung video được truyền tải trên mạng internet là
miễn phí cho mọi người. Tuy nhiên, điều này sẽ thany đổi khi số lượng ngày càng
tăng các công ty truyền thông đa phương tiện bắt đầu đưa vào các dịch vụ miễn phí
dựa trên internet TV. Cấu trúc giá thành áp dụng cho IPTV tương tự như mô hình
thuê bao hàng tháng được chấp nhận bởi các nhà cung cấp dịch vụ TV trả tiền.
Nhiều chuyên gia phân tích cho rằng sự hội tụ của internet TV và IPTV sẽ thành
dịch vụ giải trí chủ yếu sau này.
 Các phương pháp tạo nội dung: các nhà cung cấp internet TV tạo ra phần nội dung
video có kích thước xác định và truyền vào các kênh, trong khi đó, các nhà cung
cấp dịch vụ IPTV truyền trên các kênh các phim và các chương trình truyền hình
thông thường do các hãng phim và hãng truyền hình lớn cung cấp. lOMoARcPSD| 10435767
Với dung lượng băng thông ngày càng cao và các kỹ thuật nén tiên tiến cùng với như
cầu của các nhà khai thác viễn thống muốn cung cấp các dịch vụ video tới người sử dụng
của mình là những yếu tố thúc đẩy thị trường IPTV toàn cầu ngày càng phát triển. Việt Nam
cũng là một trong những thị trường IPTV đầy tiềm năng và hứa hẹn mang lại nhiều lợi
nhuận trong những năm sắp tới.
4.2 Các dịch vụ cung cấp bởi IPTV
IPTV không chỉ đơn thuần là IP video. Trên thực tế, các nhà khai thác viễn thông đang tập
trung vào dịch vụ này để tạo ra sự khác biệt của dịch vụ họ cung cấp với các dịch vụ mà các
nhà khai thác mạng truyền hình cáp hay vệ tinh cung cấp. Tất cả các lựa chọn cấu trúc và công
nghệ cơ sở tập trung vào việc phân phối nhiều loại dịch vụ video theo yêu cầu và video quảng
bá, nhưng với kinh nghiệm về các dịch vụ thoại và truyền số liệu tốc độ cao cho phép các nhà
khai thác viễn thông cung cấp cho người sử dụng các dịch vụ tích hợp bổ sung là một phần
của gói dịch vụ IPTV lớn.
Các dịch vụ chính thường được triển khai trước là dịch vụ video theo yêu cầu và video quảng
bá, tuy nhiên các nhà khai thác viễn thông đều có kế hoạch bổ xung các dịch vụ này với các
dịch vụ trò chơi, quảng cáo, âm thanh, thông tin…Điều cần biết là định nghĩa và phạm vi của
các dịch vụ này sẽ liên tục được tiến triển theo thời gian. Dịch vụ video IPTV
Các dịch vụ IPTV video có thể phân thành hai nhóm: phát quảng bá và phát theo yêu cầu.
Dịch vụ video quảng bá
Về cơ bản, các dịch vụ video quảng bá không khác gì so với các dịch vụ video mà các nhà
khai thác truyền hình cáp, vệ tinh, mặt đất cung cấp ngày nay. Điều này góp phần tạo thành
tiêu chuẩn đối với dịch vụ TV, không kể đến các cơ chế truyền tải: lai cáp đồng/quang, DSL
hay FTTx…Các kênh video quảng bá bao gồm các kênh truyền hình quốc gia, địa phương và
các kênh trả tiền (như HBO).
Số các kênh quảng bá khu vực có thể thay đổi theo thị trường, các kênh này thường hỗ
trợ các phiên bản theo khu vực của các mạng gốc (ABC, CBS, NBC và Fox..). Một
số trong các kênh quảng bá có định dạng độ trung thực cao (HD), điều đó có nghĩa các
nhà khai thác viễn thông có thể cung cấp cho người sử dụng cả hai loại kênh quảng bá tiêu
chuẩn (SD) và độ trung thực cao (HD). Một phần nội dung quảng bá có thể được lưu lại
trong mạng và sử dụng sau đó.
Tính năng TVoD (TV on Demand) cho phép các chương trình LiveTV được lưu lại trên
server trong một khoảng thời gian nào đó. Người sử dụng sau đó có thể lựa chọn để xem lại
các chương trình mà mình bỏ lỡ. lOMoARcPSD| 10435767
Thời gian lưu trữ các chương trình có thể đặt thay đổi linh động theo nhu cầu thực tế. Hệ
thống sẽ hỗ trợ cả 2 cách thức là lưu trữ theo thời gian và lưu trữ theo chương trình được chọn nào đó.
Thông tin về cước (nếu có) đối với dịch vụ được hiển thị đúng đắn để người sử dụng đưa ra quyết định lựa chọn.
Hỗ trợ các tính năng cơ bản của thiết bị ghi hình VCR, đó là tạm dừng, chạy tiếp, chuyển
nhanh về phía trước, chuyển nhanh về phía sau. Tính năng chuyển nhanh về phía trước,
chuyển nhanh về phía sau cần đạt được tốc độ 2X, 4X, 8X, 16X, 32X và 64X.
Mobile TV là hướng phát triển tương lai đảm bảo cung cấp kênh truyền hình, VoD và các
dịch vụ của hệ thống IPTV đến các người sử dụng di động.
Giải pháp hoàn chỉnh hệ thống IPTV có thể kết nối, triển khai để cung cấp dịch vụ Mobile-
TV. Việc tính cước có thể tích hợp với hệ thống Billing độc lập để có các phương thức tính
cước linh động và hiệu quả.
Dịch vụ Video theo yêu cầu
Các dịch vụ video lưu trữ có nhiều dạng và là nền tảng để phân biệt với các nội dung video
khác được truyền tải qua các mạng IP. Nội dung video lưu trữ đáp ứng được nhiều các sở
thích khác nhau của người xem. Tùy theo vị trí lưu trữ, người sử dụng có thể tận dụng được
các ưu điểm của nội dung video lưu tại thiết bị người sử dụng hoặc mạng để điều khiển một
các linh hoạt khi sử dụng dịch vụ như: tua nhanh, tua ngược, tạm dừng.. như khi họ sử dụng
VCDs/DVDs. Nội dung video lưu trữ là động lực chính thúc đẩy sự phát triển phần mềm lớp
dịch vụ trong các mạng IPTV cũng như các tùy chọn của set-top box. Các tùy chọn nội dung video lưu trữ bao gồm:
• VoD lưu trữ cục bộ: Nội dung được xem là phổ biến rộng rãi sẽ được phát quảng bá
tới CPE qua mạng IP và lưu cục bộ để người sử dụng có thể xem theo yêu cầu. Các
nội dung này thường gắn với quá trình xác thực quyền sử dụng khi xem đối với từng thuê bao.
• VoD lưu trên mạng: VoD lưu trên mạng dành cho các nội dung được coi là không phổ
biến cho nhiều thuê bao tại cùng thời điểm. Người sử dụng có thể yêu cầu xem nội
dung ngay lập tức và/hoặc sau khi yêu cầu. Nội dung có thể xem ngay được truyền tải
dưới dạng unicast trên mạng IP, trong khi nội sung xem sau yêu cầu được tập hợp theo
nhóm các thuê bao và có thể truyền tải dạng broadcast hay narrowcast dựa trên thứ tự
tương đương đối với các thuê bao khác. Điều này sẽ cho phép nhà cung cấp dịch vụ
sử dụng tối ưu các tài nguyên mạng một cách linh hoạt.
• VoD thuê bao: VoD thuê bao là biến thể của hai dịch vụ trên, cho phép khác hàng
quyền xem một số nội dung được đã được cho phép trước đó trong một hoảng thời
gian xác định, tận dụng ưu điểm của cả hai nội dung vdeo lưu trên mạng và cục bộ. lOMoARcPSD| 10435767
• Ghi lại nội dung video theo yêu cầu cá nhân (PVR): cho phép người dùng quyền ghi
lại các chương trình quảng bá/theo yêu cầu để xem lại sau đó. Các quyền xem nội dung
thay đổi tùy theo việc sử dụng một lần, nhiều lần hay không giới hạn nội dung và phần
mềm quản lý bản quyền (DRM) là yếu tố quan trọng trong các trường hợp này để
kiểm soát quá trình chia sẻ nội dung giữa các thiết bị trong nhà thuê bao.
• Ghi lại nội dung video và lưu trên mạng (PVR): tương tự như dịch vụ PVR, sự khác
nhau chủ yếu là vị trí lưu nội dung, trong trường hợp này là trên mạng, thay vì sử dụng
thiết bị của người sử dụng. Dịch vụ này cho phép các thuê bao với set-top box đơn
giản tận dụng được các ưu điểm của các dịch vụ video lưu trữ và cho phép các nhà
cung cấp dịch vụ tập hợp các nội dung lưu trữ trong mạng một cách tối ưu nhờ đó
giảm chi phí so với việc thuê bao phải sử dụng set-top box phức tạp. Dịch vụ này cũng
cung cấp một cách tốt nhất cho thuê bao khả năng linh hoạt trong việc lựa chọn chương
trình vì mạng có khả năng lưu nhiều nội dung hơn soa với set-top box của người sử dụng.
Dịch vụ âm thanh IPTV
Nếu chỉ có dịch vụ IPTV audio thì chắc chắn không đủ kích thích các thuê bao chuyển nhà
cung cấp dịch vụ và cũng không đủ để nhà cung cấp dịch vụ đầu tư một lượng lớn tiền vào hạ
tầng mạng để phân phối dịch vụ IPTV. Tuy nhiên, khi kết hợp với các tùy chọn khác nó sẽ
nâng cao tính hấp dẫn của gói dịch vụ tổng thể.
Dịch vụ phát thanh quảng bá
Dịch vụ này cho phép người sử dụng dò tìm bất kỳ đài phát nào trên thế giới và nghe
qua lối ra âm thanh của TV hay hệ thống loa kèm theo.
Dịch vụ âm nhạc quảng bá
Theo quan điểm dịch vụ âm thanh, dịch vụ này rất giống quảng bá video cơ bản, nghĩa
là người dùng có thể sử dụng nhiều kênh âm nhạc khác nhau. Dịch vụ này đã khá phổ biến
và được cung cấp bởi nhiều nhà cung cấp dịch vụ cáp/MSO. Dịch vụ âm nhạc này thường đi
kèm với thông tin đồ họa về nội dung nhạc hiển thị trên TV của người sử dụng. Hướng dẫn
chương trình chọn kênh cũng tương tự như đối với các kênh video.
Dịch vụ âm nhạc theo yêu cầu
Tương tự như VoD, quyền yêu cầu và nghe tương tự như đối với các dịch vụ VoD. Mối quan
hệ giữa các nhà cung cấp nội dung và phương tiện là yếu tố quan trọng như đối với dịch vụ
VoD để đảm bảo có được thư viện lớn các file nhạc.
Dịch vụ âm nhạc trả tiền
Cho phép thuê bao lưu trữ và sắp xếp theo sở thích của mình. lOMoARcPSD| 10435767
Dịch vụ âm nhạc theo yêu cầu sẽ được truyền tải qua mạng IP theo cách tương tự như các
dịch vụ VoD sử dụng các cơ cấu quảng bá hay đơn hướng, theo thời gian và mức độ tương
đương với các thuê bao khác. Dịch vụ trò chơi
Chơi game (một người hay nhiều người cùng lúc) trên truyền hình là dịch vụ riêng biệt mà
các nhà khai thác viễn thông đang xúc tiến tích hợp vào các gói dịch vụ IPTV. Sẽ có nhiều
loại chò trơi cho nhiều loại đối tượng khác nhau cũng như cũng như các trò chơi cho 1 người
và nhiều người chơi cùng lúc. Người sử dụng có thể lựa chọn người chơi cùng cũng như lên
kế hoạch thời gian chơi với người khác.
Dịch vụ thông tin tích hợp
Dịch vụ thông tin IPTV tích hợp là lĩnh vực trong đó các nhà khai thác viễn thông có ưu thế
hơn so với các nhà cung cấp đa dịch vụ/truyền hình cáp. Các dịch vụ thông tin tích hợp sẽ tận
dụng các lợi thế về tài nguyên của các nhà nhà cung cấp dịch vụ viễn thông khi cung cấp các
dịch vụ thoại và truy cập Internet tốc độ cao. Các ví dụ về dịch vụ thoại và Internet tích hợp được mô tả như sau:
Dịch vụ thoại tích hợp
Dịch vụ thoại tích hợp cho phép các thuê bao sử dụng TV của họ mở rộng các chức năng dịch
vụ thoại di động và cố định. Ví dụ:
• Dịch vụ thông báo cuộc gọi đến (Incoming Call Notification Service): Hiển thị biểu
tượng trên TV, thông báo cho thuê bao có cuộc gọi thọai/vdieo đến. Ngoài ra còn hỗ
trợ các chức năng hiển thị số thuê bao và ghi lại cuộc gọi.
• Dịch vụ thông báo bản tin (Message Notification Service): Hiển thị biểu tượng trên
TV, thông báo cho thuê bao có lời nhắn (voice mail) trong hộp thư kèm theo dịch vụ
thoại cố định và/hoặc di động.
• Dịch vụ thiết lập kết nối (Connection Establishment Service): cho phép thuê bao gọi
thoại/video từ TV của họ.
• Dịch vụ hội nghị thoại/video (Voice/Video Conferencing Service): cho phép thuê bao
tham gia và/hoặc khởi tạo hội nghị thoại/video.
• Dịch vụ danh bạ (Directory Service): Cung cấp cho thuê bao danh bạ điện thoại điện
tử có thể truy cập qua TV.
Dịch vụ Internet tích hợp
Các dịch vụ Internet tích hợp sẽ cho phép sử dụng TV để sử dụng các ứng dụng Internet trước
đây phải sử dụng bằng máy tính cá nhân. Các dịch vụ này không nhằm để thay thế các ứng
dụng Internet dựa trên PC mà chúng cung cấp các biện pháp thuận tiện hơn để truy cập thông
tin trong những khu vực khác nhau trong nhà thuê bao hay ở các thời điểm khác nhau. lOMoARcPSD| 10435767
• Duyệt web bằng TV (TV web browsing): cho phép thuê bao xem các trang web trên TV của họ.
• Nhắn tin bằng TV (TV Instant Messaging): cho phép thuê bao thông tin qua IM trong
khi đồng thời sử dụng các dịch vụ video/audio hay gaming khác.
• TV Email: cho phép thuê bao sử dụng các ứng dụng người sử dụng trên TV để đọc,
gửi và nhận thư điện tử.
• Telecommerce Service: tương tự như các dịch vụ e-commerce, các dịch vụ này được
thiết kế để cho phép thuê bao sử dụng TV của mình để tìm kiếm và đặt mua hàng.
Dịch vụ quảng cáo
Hỗ trợ các quảng cáo quảng bá truyền thống và xen vào cùng với quảng bá cục bộ tại các
điểm khác nhau trong mạng IPTV. Khả năng tương quan giữa các set-top box và các mức ưu
tiên dịch vụ cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa ra các dịch vụ quảng cáo có hướng đối tượng.
Việc tích hợp các dịch vụ quảng cáo hướng vào đối tượng sử dụng với các dịch vụ mua bán
từ xa cho phép nhà cung cấp dịch vụ có thể giúp người sử dụng của mình thực hiện được
những thỏa thuận mua bán theo yêu cầu. Với bản chất hai chiều của mạng thông tin và các
dịch vụ kết hợp, các thuê bao có thể cung cấp ý kiến đánh giá của mình đối với quảng cáo trên
IPTV để làm cho dịch vụ quảng cáo này sát với đối tượng hơn, phù hợp hơn.
Dịch vụ tương tác
Ghi hình riêng tư (PVR)
Trong trường hợp này, thuê bao có thể thu lại các chương trình vào thư mục của mình,
các thuê bao sẽ trả tiền thông qua tài khoản. Đối với nội dung đã được mã hoá, khoá giải mã
sẽ được download từ trên hệ thống tại thời điểm xem nội dung. Chức năng này để thuê bao có
thể chia sẻ những hình ảnh của họ cho bạn bè và những người thân của họ. Ghi hình riêng tư
trên mạng (nPVR) nPVR là một thành phần mạng để ghi và phát lại nội dung của các kênh
truyền hình. Có thể không nhất thiết ghi lại tất cả các kênh truyền hình, nPVR sẽ giới hạn
trước chỉ những chương trình được chọn, những chương trình này có thể được ghi lại với mục
đích điều khiển lưu trữ dữ liệu.
EPG sẽ có nhiệm vụ xác định xem kênh nào mà nPVR có thể cung cấp. Dựa trên “list” này,
các thuê bao có thể lưu lại các chương trình mà họ chọn trong thư viện nPVR hoặc thông qua
EPG chẳng hạn như một biểu tượng hay một icon. Trong lúc xem những chương trình do
nPVR cung cấp, thuê bao có thể tuỳ thích sử dụng những các chức năng điều khiển như Play,
Pause, FF, RW. Nhà cung cấp dịch vụ sẽ thiết lập các quy tắc ghi cho mỗi kênh TV riêng,
chẳng hạn thời gian lưu trữ cho kênh được ghi.
Bình chọn và dự đoán
Cung cấp tính năng bình chọn trực tiếp và dịch vụ trò chơi dự đoán cho người xem qua TV.
Việc dự đoán, bình chọn được kết hợp thể hiện trực tiếp trên các chương trình truyền hình. lOMoARcPSD| 10435767
Cho phép tạo các kịch bản bình chọn hoặc dự đoán dễ dàng và linh động theo nhiều tiêu chí
khác nhau. Chức năng bình chọn có thể thực hiện đồng thời trong khi vẫn đang xem chương trình TV.
Hỗ trợ âm thanh, hình ảnh minh họa cho các đề mục đưa ra. Thao tác bình chọn, dự đoán cần
được hỗ trợ thuận tiện thông qua Remote Control.
Giáo dục trên ti vi
Cung cấp tất cả các dịch vụ học tập, đào tạo theo các nội dung và theo từng lứa tuổi. Hệ thống
hỗ trợ khả năng quản lý nội dung các chương trình học tập, đào tạo. Giao diện hệ thống đảm
bảo thân thiện, EPG hiển thị dễ dàng thuận tiện cho người sử dụng.
Hệ thống cho phép phát triển, tích hợp thêm các dịch vụ learning mới vào hệ thống IPTV
hiện tại theo yêu cầu. Có giải pháp hoàn chỉnh cho các nhà cung cấp third-party tích hợp vào
hệ thống để cung cấp dịch vụ.
Thương mại trên ti vi
Thương mại qua TV là các dịch vụ tương tác cho phép người sử dụng trao đổi, mua bán và
đấu giá những sản phẩm được giới thiệu trên TV hoặc những chương trình quảng cáo. Để thuê
bao có thể đăng kí, thực hiện các dịch vụ này hệ thống cần hỗ trợ các phương thức đặt hàng,
thanh toán, giao hàng đến tận tay người dùng.
Hệ thống có sự đồng bộ, nhất quán từ server, middleware, EPG đến STB để cung cấp
dịch vụ đến người sử dụng. Hỗ trợ giới thiệu, quảng bá các thông tin sản phẩm trên các kênh
Live TV, VoD .. một cách linh động và hiệu quả. Có giải pháp tích hợp với hệ thống thanh
toán qua ngân hàng, giải pháp đảm bảo an toàn trả tiền trực tuyến. Tương tác qua di động
Dịch vụ này cho phép thuê bao có thể xem và tương tác hình ảnh thông qua các thiết bị cầm
tay như trên màn hình TV. Ngoài ra còn có thể cho phép thuê bao từ thiết bị cầm tay của mình
điều khiển mọi quá trình tương tác của STB đối với hệ thống qua thiết bị cầm tay của mình.
Ví dụ, khi thuê bao đang bận đi công tác nhưng muốn thu một chương trình mà họ thích xem
tại một thời điểm nào đó vào bộ nhớ trên STB của mình tại nhà. Họ có thể điều khiển từ thiết
bị cầm tay của họ trên thiết bị cầm tay. Tin nhắn trên ti vi
Chức năng này cho phép người xem TV có thể chat trực với nhau thông qua hệ thống IPTV.
Ngoài chat trực tiếp với nhau, người sử dụng có thể chat với các người dùng của hệ thống
khác như Yahoo, MSN, các tin nhắn SMS ..
Hệ thống có thể quản lý thông tin cá nhân của các thành viên (Profile). Quản lý danh sách
bạn bè như thêm, xóa, sửa thông tin, có chế độ thông báo tới người dùng khi có message mới
đến. Quản lý thông tin Offline Message. lOMoARcPSD| 10435767
Ngoài ra các tính năng khác sẽ phát triển như hỗ trợ voice chat và video (webcam), STB hỗ
trợ bàn phím không dây, font chữ Unicode và tích hợp bộ gõ tiếng Việt.
Dịch vụ truyền hình hội nghị
Hội thảo truyền hình cho phép nhiều thuê bao tham gia đối thoại trực tuyến thông qua truyền
hình. Giải pháp này cho phép tổ chức các cuộc họp, các buổi hội thảo, đào tạo trực tuyến từ
xa, người dùng có thể tham gia từ bất cứ vị trí địa lý nào miễn là có kết nối hệ thống IPTV.
Hệ thống hỗ trợ việc thay đổi các thông số về chất lượng hình ảnh, chuẩn nén, … cho phù
hợp với băng thông của mạng lưới.
Dịch vụ gia tăng khác Tin nhắn SMS/MMS
Chức năng này cho phép người dùng TV có thể gửi nhận tin nhắn SMS, MMS đến các
mạng di động. Cho phép gửi nhận tin nhắn trực tiếp giữa người sử dụng của hệ thống IPTV
và người sử dụng của mạng mobile.
Hệ thống có giao diện nhập tin nhắn dễ dàng, STB sẽ hỗ trợ bàn phím không dây trong
tương lai. Có chế độ cảnh báo người dùng khi có SMS mới đến.
Thư điện tử trên ti vi
Chức năng này giống như một trình email-client. Người dùng có thể gửi, nhận, đọc
trực tiếp email thông qua màn hình giao diện trên màn hình TV. Tuy nhiên hiện tại các STB
cấu hình thấp có hạn chế là không thể gửi được file đính kèm, cần phát triển khả năng tích
hợp thiết bị đầu vào (USB chẳng hạn..) để upload nội dung.
Chức năng này hỗ trợ đầy đủ chuẩn SMTP, POP3 thông dụng. Hỗ trợ các tính năng email-
client cơ bản như: CC, BCC, HTML mail, chèn chữ ký (signature), sắp xếp message theo các
tiêu chí khác nhau... Cho phép cấu hình, tạo nhiều tài khoản email kết nối gửi nhận email đến
các mail-server khác nhau. Quản lý thông tin Address Book.
Chia sẻ truyền thông (album ảnh)
Chức năng này cho phép người sử dụng thông qua hệ thống IPTV có thể tạo, lưu trữ và quản
lý các album ảnh của mình.
Hệ thống album cho phép quản lý theo các category khác nhau. Hỗ trợ giao diện thân thiện,
EPG hiển thị dễ dàng thuận tiện. Chức năng tìm kiếm thông tin ảnh, tạo các thư mục cá nhân (Private).
Ghi nhật ký hình ảnh
Dịch vụ này cho phép người sử dụng IPTV có thể tạo riêng cho mình một blog có khả năng
lưu trữ các clip video. Người dùng có thể soạn thảo, thêm mới các đề mục, bài viết dễ dàng.
Hệ thống hỗ trợ quản lý thông tin cá nhân của các thành viên (Profile), cho phép phân quyền
các thành viên khác nhau. Người sử dụng có thể quản lý danh sách bạn bè như thêm, xóa, sửa thông tin. lOMoARcPSD| 10435767 Quan sát toàn cầu
Dịch vụ này ứng dụng cho theo dõi giao thông, giám sát an ninh và giám sát hộ gia đình từ
xa. Với loại hình dịch vụ này, hệ thống IPTV có thể ứng dụng cho tập người sử dụng nhóm
lớn như các công ty, doanh nghiệp.
Hệ thống hỗ trợ giải pháp hoàn chỉnh cho phép tích hợp cung cấp dịch vụ trên hệ thống IPTV
đã triển khai. Cung cấp các thiết bị tích hợp đi kèm (camera, remote,..) phía người sử dụng hỗ trợ cho việc monitoring.
4.3 Hệ thống IPTV
ITU-T mô tả mô hình chuẩn dịch vụ IPTV như trong Hình 4.1. Trong đó, vai trò của các thành phần chính là:
• Nhà cung cấp nội dung: sở hữu hoặc được cấp phép để bán nội dung hay quyền sở hữu nội dung
• Nhà cung cấp dịch vụ: cung cấp dịch vụ IPTV tới người sử dụng. Nhà cung cấp dịch
vụ dựa trên QoS trong các mạng của nhà cung cấp mạng để đảm bảo QoE các dịch vụ IPTV.
• Nhà cung cấp mạng: cung cấp các dịch vụ mạng cho cả người sử dụng và nhà cung
cấp dịch vụ. Nhà cung cấp mạng cần cam kết không chỉ với nhà cung cấp dịch vụ còn
với cả người sử dụng về các tham số mạng.
• Người sử dụng: sử dụng và trả tiền cho các dịch vụ IPTV
* Ref: ITU TSB IPTV Consultation meeting (Doc. Iptv018e and 20e)
Hình 4.1: Mô hình chuẩn IPTV
Mô hình hoàn toàn đơn giản nhưng định nghĩa đơn giản này giúp chúng ta phân biệt hơn
nữa các dịch vụ IPTV khi xem xét từng vai trò. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 4.2: Mô hình IPTV thực tế
Trên thực tế, các mạng video IP là những hệ thống khá phức tạp được cấu thành từ rất
nhiều phần tử, đó là một trong những lý do mà chúng khó thiết kế và phát triển. Về bản chất
các mạng video IP của các nhà khai thác viễn thông là khá phân bố hơn so với các nhà cung
cấp mạng video cáp, thường tập trung nhiều chức năng tại trung tâm chính. Hình 4.2 minh
họa một cấu trúc mạng IPTV tiêu biểu trên thực tế. Có thể thấy, trên mạng mạng thực tế, để
truyền tải dịch vụ IPTV từ đầu cuối-tới-đầu cuối cần có sự tham gia của nhiều phần tử mạng
hàng loạt công nghệ. Trong các phần tiếp theo, chúng ta sẽ tập trung vào các công nghệ sử
dụng trong lớp hạ tầng dịch vụ IPTV, bao gồm các hệ thống nguồn video IP, các máy chủ
VoD, các phần mềm trung gian (middlleware), các set-top box và phần mềm bảo mật/quản lý
bản quyền là đặc trưng đối với dịch vụ IPTV và một số giao thức mạng liên quan đến quá
trình truyền tải nội dung IPTV.
4.4 Các giao thức báo hiệu và điều khiển trong IPTV
Dịch vụ IPTV bao gồm cả truyền hình trực tiếp (live TV) và truyền hình được lưu trữ sẵn.
Việc xem truyền hình qua IPTV cần một máy tính hoặc thiết bị “set-top-box” được kết nối tới
TV. Các nội dung truyền hình được nén sử dụng chuẩn MPEG-2 hoặc MPEG-4 và được gửi
đi dưới dạng luồng truyền tải MPEG qua IP Multicast trong trường hợp truyền hình trực tiếp
hoặc qua IP Unicast trong trường hợp truyền hình theo yêu cầu. IP Multicast là phương pháp
mà thông tin được truyền đến các máy tính trong cùng thời điểm.
Trong hệ thống IPTV tiêu chuẩn, ưu điểm đầu tiên giành cho: Truyền hình trực tiếp sử dụng
IGMP phiên bản 2 để kết nối dòng Multicast (Kênh TV) và để chuyển một dòng Multicast
này sang dòng Multicast khác (chuyển kênh) TV. Video theo yêu cầu (VOD) sử dụng giao
thức thời gian thực (Real Time Streaming Protocol – RTSP). lOMoARcPSD| 10435767
Hiện nay, IPTV chỉ được chọn thay thế cho các công nghệ phân phối tín hiệu truyền hình
truyền thống như mặt đất, vệ tinh và cáp. Tuy nhiên, cáp có thể được nâng cấp thành khả năng
thông tin hai chiều và do vậy có thể thực hiện truyền tải IPTV.
4.4.1 Giao thức truyền thông luồng
VOD sử dụng công nghệ truyền thông luồng tiên tiến để nhận diện thời gian chơi thực của
nội dung video. Với Internet, TCP là một giao thức truyền dẫn quan trọng. Khi bản tin TCP
của một độ dài biến đổi, để cải thiện hiệu quả truyền dẫn, phần mềm TCP thường gửi một
thông báo ngay sau khi nhận đủ dữ liệu. Vì vậy, TCP không có khả năng áp dụng trong các
trường hợp yêu cầu thời gian thực như dịch vụ video. Trong trường hợp này, các giao thức
điều khiển và truyền dẫn truyền thông luồng luồng thời gian thực được sử dụng dể cung cấp
dịch vụ truyền dữ liệu end-to-end thời gian thực.
Các giao thức này bao gồm: Giao thức luồng thời gian thực – RTSP; giao thức truyền tải thời
gian thực – RTP; giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực – RTCP.
a. Giao thức luồng thời gian thực RTSP ( Real - time Streaming Protocol)
RTSP cùng được đề xuất bởi Real Network và Netscape. Giao thức này xác định làm thế
nào để truyền tải có hiệu quả dữ liệu đa phương tiện tích hợp qua một mạng IP trong môi
trường truyền thông từ một điểm tới đa điểm. RTSP truyền nội dung dưới dạng unicast. Đây
là giao thức ở tầng ứng dụng, và nó được tạo ra dành cho điều khiển truyền tải dữ liệu thời
gian thực (như nội dung âm thanh và hình ảnh). Giao thức này được thực hiện dựa trên nền
tảng giao thức truyền dẫn được định hướng sửa lỗi, nó hỗ trợ các chức năng dừng, tạm dừng,
tua đi và tua lại.
b. Giao thức truyền tải thời gian thực RTP ( Real - time Transport Protocol)
RTP là giao thức truyền tải các luồng dữ liệu đa phương tiện qua Internet. Nó được IETF
đưa ra với tên RFC1889. RTP được sử dụng trong môi trường truyền dẫn điểm – điểm hoặc
điểm – đa điểm để cung cấp thông tin thời gian và thực hiện đồng bộ hóa luồng. Ứng dụng
tiêu biểu của RTP được thiết lập trên UDP. Tuy nhiên, nó cũng có thể làm việc trên các giao
thức khác như TCP hoặc ATM. RTP chỉ đảm bảo truyền dẫn thời gian thực. Nó không cung
cấp kỹ thuật truyền tải đáng tin cậy cho truyền dẫn tuần tự các gói hoặc cung cấp điều khiển
luồng hay điều khiển tắc nghẽn. Nó phụ thuộc vào RTCP để cung cấp các dịch vụ này. RTP
truyền dữ liệu thực trong khi RTCP được dùng để nhận thông tin phản hồi về chất lượng dịch vụ.
C .Giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực RTCP ( Real-time Transport Control Protocol )
RTCP đáng tin cậy trong việc quản lý chất lượng truyền dẫn và thay đổi thông tin điều khiển
giữa các tiến trình ứng dụng hiện thời. Trong suốt một phiên RTP, người tham gia có thể
truyền gói RTCP một cách định kỳ. Các gói này chưa thống kê số lượng gói gửi và gói mất
Vì vậy, máy chủ có thể sử dụng thông tin để thay đổi tốc độ truyền dẫn hay thậm chí thay đổi
loại tải hợp lệ. RTP có thể hợp tác cùng RTCP. Nó có thể tối ưu hóa hiệu quả truyền dẫn với lOMoARcPSD| 10435767
phản hồi và thông tin phụ. Do vậy, nó có khả năng ứng dụng trong truyền dẫn dữ liệu thời
gian thực qua mạng. RTCP có 4 chức năng chính:
- Máy khách phản hồi chất lượng truyền dẫn dữ liệu video thời gian thực; máy chủ quản
lý điều khiển luồng, quản lý mạng và chuẩn đoán lỗi dựa trên dữ liệu phản hồi.
- RTCP cung cấp nguồn RTP với một nhãn lớp truyền tải với tên cố định (CNAME),
khi đó trong trường hợp xung đột hoặc khởi động lại chương trình, bộ xác định nguồn
đồng bộ hóa (SSRC - Synchronization Source Identifier) sẽ thay đổi, nên một nhật ký
vận hành là cần thiết. Trong một nhóm các phiên liên quan, đầu nhận cũng cần
CNAME để thu được các luồng dữ liệu âm thanh-hình ảnh từ một người tham gia cố định.
- Điều chỉnh tốc độ truyền dẫn của các gói RTCP theo số lượng người tham gia.
- Có chức năng lựa chọn: Thông tin điều khiển truyền tải. Ví dụ như chức năng nhận
diện người tham gia có thể được hiển thị trên giao diện người sử dụng.
- Trong suốt quá trình vận hành, RTP nhận được các luồng video thông tin truyền thông
luồng (như H.263) từ các lớp cao hơn, tập hợp chúng lại và trong gói RTP và gửi
chúng tới các lớp thấp hơn. Giao thức ở các lớp thấp hơn cung cấp sự phân phối RTP
và RTCP. Chẳng hạn như trong UDP, nếu RTP sử dụng một cổng với một số chẵn thì
RTCP tương ứng ở cổng kế tiếp sẽ sử dụng một cổng với một số lẻ. Độ dài gói RTP
chỉ bị hạn chế bởi các giao thức lớp thấp hơn.
4.4.2 Giao thức đa hướng nhóm Internet IGMP (Internet Group Multicast Protocol)
IGMP (Internet Group Management Protocol) là giao thức truyền thông để thông báo cho
các bộ định tuyến hướng lên rằng một host muốn nhận một luồng multicast. Một host trở
thành một thành viên của một nhóm multicast (được định nghĩa bởi một địa chỉ IP Class D
224.0.0.0 đến 239.255.255.255) cùng với các thiết bị thu khác. Đây là một cơ chế khác của
các cơ chế MPR (Multicast Routing Protocol) chỉ chạy trên các thiết bị định tuyến. Nói cách
khác khi một host chỉ ra rằng nó muốn nhận một luồng multicast, tùy vào mạng các thiết bị
định tuyến để quyết dịnh xử lý như thế nào và kết quả luôn là host sẽ nhận được một luồng.
IGMP sử dụng hai bản tin cơ sở cho các hoạt động tiêu chuẩn: Các Report và Query, các
host gửi các Report để gia nhập hoặc rời khỏi một nhóm. Một host nhận Query từ một thiết bị
định tuyến nếu thiết bị đó muốn, cho dù host có muốn là thành viên của một nhóm multicast hay không.
Ba loại định tuyến cho truyền dẫn gói IP là : Unicast, Multicast và Broadcast. a.Unicast: lOMoARcPSD| 10435767
Hình 4.3: Kết nối Unicast IP cho IPTV đơn điểm
Là việc gửi gói thông tin tới địa chỉ đơn. Một địa chỉ unicast cho phép gửi gói dữ liệu đến
một nơi duy nhất, sẽ giúp tăng chất lượng dịch vụ. Ví dụ như việc cung cấp dịch vụ xem video
trực tuyến, nếu sử dụng unicast server, chất lượng dịch vụ đạt hiệu qủa nhưng tại một thời
điểm, sẽ chỉ có một client được truy cập tới dịch vụ đó, điều này gây ảnh hưởng tới việc quảng
bá phát triển dịch vụ.
b. Broadcast
Là việc gửi gói thông tin tới toàn bộ địa chỉ trong mạng. Một địa chỉ broadcast cho phép
thiết bị gửi dữ liệu đến tất cả các host trong một mạng con.
Hình 4.4: Các phương thức truyền IPTV c. Multicast: lOMoARcPSD| 10435767
Là cách truyền thông tin tới một nhóm các đích đến một cách đồng thời sử dụng một phương
pháp hiệu quả để truyền các bản tin trên mỗi kết nối của mạng chỉ một lần và chỉ tạo ra các
bản sao khi các kết nối đến các đích đến rẽ nhánh.
Thuật ngữ Multicast thường được sử dụng để ám chỉ đến IP Multicast, vốn là một giao thức
được sử dụng để truyền một cách hiệu quả số liệu đến nhiều người nhận cùng một lúc trên
các mạng sử dụng giao thức TCP/IP bằng cách sử dụng một địa chỉ multicast. IP Multicast
thường có liên quan đến các giao thức audio/video như RTP.
Có nhiều kỹ thuật Multicast được sử dụng trên Internet. Trong khi IP Multicast sử dụng lớp
địa chỉ multicast (Class D) thì Explicit multicast (còn gọi là Xcast) lại sử dụng các địa chỉ
unicast của tất cả các đích đến thay vì các địa chỉ multicast được ấn định. Do kích thước gói
IP nhìn chung bị giới hạn, Explicit multicast không thể được sử dụng cho các nhóm với số
lượng lớn các địa chỉ multicast.
Mô hình IP Multicast đòi hỏi phải giải quyết nhiều trạng thái bên trong mạng hơn so với
mô hình IP unicast. Và cũng chưa có một cơ chế nào chứng tỏ được sẽ cho phép mô hình IP
multicast có thể mở rộng với hàng triệu người gửi và hàng triệu nhóm multicast, do đó không
thể tạo ra các ứng dụng multicast trong lĩnh vực thương mại trên Internet. Kể từ 2003, những
nỗ lực mở rộng multicast đến các mạng lớn đã tập trung vào một trường hợp multicast một
nguồn đơn giản hơn và dễ kiểm soát hơn.
Ưu điểm của Multicast:
• Sử dụng băng thông của mạng hiệu quả so với unicast - với unicast, tổng dung lượng
băng thông tăng tuyến tính với số thuê bao.
• Yêu cầu sử dụng máy chủ là tối thiểu so với unicast - với unicast, kết nối của mỗi
khách hàng yêu cầu một luồng riêng; với IP Multicast, chỉ có một luồng được gửi ra từ máy chủ.
• Yêu cầu sử dụng mạng là tối thiểu - đây là hiệu quả của việc sử dụng IP Multicast. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 4.5: Kết nối IP được sử dụng bởi kỹ thuật truyền thông đa hướng
Nhược điểm của Multicast:
• Phân phát gói thiếu độ tin cậy - do IP Multicast sử dụng UDP làm giao thức truyền tải
nên nó kế thừa sự thiếu tin cậy của UDP.
• Khả năng lặp gói trên mạng - trong khi một giao thức định tuyến IP Multicast hội tụ,
có khả năng nhiều bản sao của một gói multicast sẽ đến khách hàng.
• Không có khả năng tránh tắc nghẽn - do IP Multicast sử dụng UDP làm giao thức
truyền tải nên nó không có các cơ chế quay lui (backoff) và cửa sổ (window) của TCP.
So với unicast, multicast là phương thức truyền sử dụng ít băng thông của mạng hơn. Một
ứng dụng unicast sẽ gửi một bản copy của mọi gói dữ liệu đến mọi người nhận. Ngược lại,
multicast chỉ gửi một bản copy tới những người dùng muốn nhận. Đây là phương thức thường
được sử dụng nhất cho hội nghị video và Video-on-Demand hiện nay.
Một số cộng đồng trong mạng Internet công cộng vẫn thường sử dụng IP Multicast và IP
Multicast được sử dụng cho nhiều ứng dụng đặc biệt bên trong mạng IP dùng riêng (private
IP network). Các giao thức IP Multicast:
• Giao thức quản lý nhóm Internet (IGMP).
• Multicast độc lập giao thức (PIM).
• Giao thức định tuyến multicast theo vector khoảng cách (DVMRP). • Multicast OSPF (MOSPF). lOMoARcPSD| 10435767 • Multicast BGP (MBGP).
• Giao thức phát hiện tài nguyên multicast (MSDP).
• Phát hiện người nghe (listener) multicast (MLD).
• Giao thức đăng ký Multicast GARP (GMRP).
4.5 Triển khai IPTV trên các hạ tầng mạng khác nhau
Hiện nay IPTV được nhìn nhận như là con đường tốt nhất để phân phối các dịch vụ truyền
hình kỹ thuật số cho khách hàng. Bản chất của IPTV là một mạng phân phối tốc độ cao được
làm nền móng để phân phối nội dung. Mục đích của mạng này là truyền tải dữ liệu giữa thiết
bị khách hàng IPTVCD và trung tâm dữ liệu của các nhà cung cấp dịch vụ. Nó cần làm việc
này mà không ảnh hưởng tới chất lượng của luồng video được phân phối tới thuê bao IPTV,
nó cũng quyết định cấu trúc mạng và độ phức tạp được yêu cầu để hỗ trợ các dịch vụ IPTV.
Cấu trúc một mạng IPTV gồm có ik hai phần là mạng truy cập băng rộng và mạng tập trung
hay backbone. Các loại mạng mở rộng khác bao gồm các hệ thống cáp, điện thoại cáp đồng,
mạng không dây và vệ tinh có thể được sử dụng để phân phối các dịch vụ mạng IPTV tiên
tiến. Phần chính của chương này là tập trung diễn giải các công nghệ mạng phân phối IPTV.
Ngoài ra chương này cũng phân tích các công nghệ mạng lõi cơ bản triển khai các dịch vụ IPTV.
Một thách thức cơ bản đặt ra đối với các nhà cung cấp dịch vụ là việc cung cấp đủ dung
lượng băng thông trong mạng “sống” giữa mạng lõi backbone và thiết bị đầu cuối tại nhà thuê
bao. Có một số định nghĩa được sử dụng để diễn giải về loại mạng này như mạng mạch vòng
(local loop), mạng “last mile”, mạng biên (edge). Nhưng trong tài liệu này xin sử dụng định
nghĩa là mạng truy cập băng rộng. Có bốn loại mạng truy cập (có dây dẫn) băng rộng khác
nhau có khả năng cung cấp đủ các yêu cầu về băng thông của dịch vụ IPTV là:
• Mạng truy cập cáp quang • Mạng DSL
• Mạng cáp truyền hình • Mạng Internet
Các nhà cung cấp khác nhau lựa chọn các hệ thống phân phối tùy thuộc vào điều kiện tài
nguyên mạng và nhu cầu thực tế. Các phần sau đưa ra một cách tổng quát các loại mạng truy
cập băng rộng được sử dụng trong hạ tầng mạng IPTV end-to-end.
4.5.1 IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang
Đối với IPTV thì yêu cầu về băng thông lớn nhưng chi phí hoạt động phải thấp và tránh
được các can nhiễu. Do đó, người ta quan tâm tới việc sử dụng mạng cáp quang đang có sẵn
để triển khai các dịch vụ IPTV. Các liên kết cáp quang cung cấp cho khách hàng đầu cuối một
kết nối chuyên dụng tốt nhất để thuận tiện cho việc tiếp nhận nội dung IPTV. Các công nghệ lOMoARcPSD| 10435767
về sản xuất sợi quang gần đây cho khả năng băng thông lớn hơn, từ đó có thể thực thi một
trong các cấu trúc mạng sau:
 Cáp quang tới khu vực văn phòng (FTTRO – Fiber to the regional office): Sợi
quang từ trung tâm dữ liệu IPTV tới khu vực văn phòng một cách gần nhất được lắp
đặt bởi các công ty viễn thông hoặc công ty cáp. Sau đó sợi cáp đồng sẽ được sử dụng
để truyền tín hiệu tới người dùng đầu cuối IPTV trong khu vực văn phòng đó.
 Cáp quang tới vùng lân cận (FTTN – Fiber to the neighborhood): như ta đã biết sợi
quang được tập trung tại các node, FTTN đòi hỏi thiết lập sợi quang từ trung tâm dữ
liệu IPTV tới bộ chia “vùng lân cận”. Đây là vị trí node có khoảng cách nhỏ hơn 1,5
Km tính từ nhà thuê bao. Việc triển khai FTTN cho phép người dùng nhận một gói
các dịch vụ trả tiền bao gồm truyền hình IPTV, truyền hình chất lượng cao và video theo yêu cầu.
 Cáp quang tới lề đường (FTTC – Fiber to the curd ): sợi quang được lắp đặt từ trung
tâm dữ liệu IPTV tới các tủ cáp được đặt tại lề đường. Từ đó một sợi dây cáp đồng
hoặc cáp đồng trục được sử dụng để nối từ đầu cuối cáp quang trong tủ cáp tới vị trí
thiết bị IPTV của nhà thuê bao.
 Cáp quang tới nhà khách hàng (FTTH – Fiber to the home): với sợi quang tới nhà
khách hàng, toàn bộ các định tuyến từ trung tâm dữ liệu IPTV tới nhà khách hàng đều
được kết nối bởi sợi quang này. FTTH dựa trên mạng quang có khả năng phân phối
dung lượng dữ liệu cao tới người sử dụng trong hệ thống. FTTH là hệ thống thông tin
song kênh và hỗ trợ tính năng tương tác của các dịch vụ IPTV.
Việc phân phối những cấu trúc mạng này thường được triển khai bằng hai loại mạng khác
nhau một chút đó là mạng quang thụ động và mạng quang tích cực.
4.5.1.1 Mạng quang thụ động
Mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network) là công nghệ mạng kết nối điểm –
đa điểm. Mạng sử dụng các bước sóng khác nhau để truyền dữ liệu từ trung tâm dữ liệu IPTV
tới các điểm đích mà không có các thành phần điện. Mạng quang thụ động được xây dựng
dựa trên các mạng FTTx theo các tiêu chuẩn quốc tế. Tiêu chuẩn G.983 của ITU là tiêu chuẩn
đang được sử dụng hiện nay.
Mạng PON theo tiêu chuẩn G.983 bao gồm một kết cuối đường quang OLT (Optical Line
Termination) được đặt tại trung tâm dữ liệu IPTV và một số các kết cuối mạng quang ONT
(Optical Network Termination) được lắp đặt tại thiết bị đầu cuối người dùng. Trong
trường hợp này, các kỹ thuật truyền tải dữ liệu tốc độ cao trên cáp đồng được sử dụng (ví dụ
như DSL) để truyền các tín hiệu IPTV vào thiết bị đầu cuối của mỗi hộ gia đình.
Kết cuối đường quang OLT bao gồm cáp quang và các bộ chia quang để định tuyến lưu
lượng mạng tới các kết cuối mạng quang ONT. lOMoARcPSD| 10435767
 Cáp quang: kết cuối OLT và các ONT khác nhau được kết nối với nhau bằng cáp
quang. Với truyền dẫn bằng cáp quang thì can nhiễu thấp và băng thông cao. Theo tiêu
chuẩn G.983 cho phép mạng PON truyền các tín hiệu ánh sáng được số hóa với khoảng
cách tối đa là 20 Km mà không sử dụng bộ khuếch đại.
 Bộ chia quang: Bộ chia quang được sử dụng để chia tín hiệu tới thành những tín hiệu
đơn lẻ mà không thay đổi trạng thái của tín hiệu, không biến đổi quang - điện hoặc
điện – quang. Bộ chia quang cũng được sử dụng để kết hợp nhiều tín hiệu quang thành
một tín hiệu quang đơn. Bộ chia quang cho phép 32 hộ gia đình chia sẻ băng thông của mạng FFTx.
Cáp quang và bộ chia quang là các thiết bị thụ động, việc sử dụng các thiết bị thụ động để
truyền dẫn các bước sóng qua mạng mà không cần cung cấp nguồn từ xa để giảm chi phí vận hành và bảo dưỡng.
Mục đích chính của ONT là cung cấp cho các thuê bao IPTV một giao diện với mạng PON.
Nó nhận luồng tín hiệu dạng ánh sáng, giám sát địa chỉ được gán trong các gói tin và chuyển
đổi thành tín các tín hiệu điện. Kết cuối ONT có thế định vị ở bên trong hoặc bên ngoài nhà
thuê bao, được cung cấp nguồn từ trong nhà và bao gồm các mạch vòng (bypass) cho phép
điện thoại vẫn hoạt động bình thường khi nguồn bị hỏng. Phần lớn các kết cuối ONT gồm có
một giao diện Ethernet cho đường dữ liệu, một cổng RJ-11 cho kết nối vào hệ thống điện thoại
gia đình và một giao diện cáp đồng trục để cung cấp các kết nối tới Tivi. Kết cuối ONT cũng
làm nhiệm vụ chuyển đổi dữ liệu thành tín hiệu quang để truyền trên mạng PON.
Hình 4.6: Mạng IPTV FTTH sử dụng công nghệ PON
Hình 4.6 miêu tả cấu trúc mạng PON cơ bản được xây dựng để hỗ trợ phân phối các dịch
vụ IPTV và Internet tốc độ cao cho sáu hộ gia đình khác nhau. Như trên Hình 4.6, một sợi
quang đơn được kéo từ trung tâm dữ liệu IPTV tới một bộ chia quang, vị trí của bộ chia quang
được đặt rất gần nhà thuê bao. Băng thông trên sợi quang được chia sẻ và có khả năng hỗ trợ
dung lượng cao từ 622 Mbps tới vài Gbps. lOMoARcPSD| 10435767
Mạng PON trên hình 4.6 cũng mô tả 3 loại bước sóng truyền dẫn khác nhau. Bước sóng
đầu tiên được sử dụng để mang lưu lượng Internet tốc độ cao. Bước sóng thứ hai được chỉ
định mang các dịch vụ IPTV và bước sóng thứ ba có thể được sử dụng để mang lưu lượng
tương tác từ nhà thuê bao trở lại nhà cung cấp dịch vụ. Trên hình 4.6 cũng mô tả thiết bị ghép
kênh theo bước sóng WDM, WDM được lắp đặt tại trung tâm dữ liệu IPTV và bên trong kết
cuối OLT cho phép mạng PON hỗ trợ truyền dẫn nhiều kênh song song hoặc nhiều bước sóng
trên một sợi quang. Như vậy, sẽ tạo một số kênh quang ảo trên một sợi quang đơn. Trong
WDM, dung lượng của mạng được tăng lên bằng việc gán bước sóng bắt đầu từ nguồn quang
đến các bước sóng riêng biệt trên phổ tần truyền dẫn quang. Có 3 công nghệ mạng PON là
BPON, EPON và GPON hỗ trợ cả truyền hình vô tuyến truyền thống và IPTV. Chi tiết cụ thể
của mỗi công nghệ được tìm hiểu trong các phần sau. a. BPON
Mạng quang thụ động băng rộng PON dựa trên tiêu chuẩn G.983 của ITU-T. Đây là
topology mạng FTTx hỗ trợ các tốc độ dữ liệu lên đến 622 Mbps cho hướng xuống và 155
Mbps cho hướng lên. Như vậy, đây là phương thức truyền bất đối xứng, do luồng dữ liệu
xuống trong truyền dẫn point-to-point là giữa OLT và ONT, ngược lại đường lên là từ ONT
được sinh ra tại các khe thời gian để truyền dẫn dữ liệu.Việc gán các khe thời gian làm giảm
bớt sự xung đột lưu lượng giữu các ONT trên mạng; tuy nhiên nó làm giảm toàn bộ tốc độ dữ
liệu của kênh thông tin hướng lên. Lưu ý rằng BPON cũng có thể được cấu hình để hỗ trợ lưu
lượng dữ liệu đối xứng.
BPON sử dụng chuyển mạch ATM như là giao thức vận chuyển. Các mạng dựa trên nền
ATM hầu hết đề u phân phối các ứng dụng dữ liệu, thoại và video ở tốc độ cao. Chuyển mạch
ATM chia tất cả thông tin truyền đi thành các block nhỏ gọi là các cell, vì thế nó là công nghệ
có tốc độ rất cao. Các cell được cố dịnh kích thước, mỗi cell có 5 byte header và trường thông
tin chứa 48 byte dữ liệu. Trường thông tin của cell ATM mang nội dung IPTV, ngược lại
header chứa thông tin thích hợp để thực hiện chức năng là giao thức ATM.
ATM đã được phân loại như là giao thức định hướng kết nối, các kết nối giữa đầu thu
và đầu phát đã được thiết lập trước để truyền dữ liệu video IP trên mạng. Khả năng giữ trước
băng thông để cho các ứng dụng nhạy với độ trễ là một đặc tính khác của mạng ATM. Đây
là đặc tính thường được sử dụng để phân phối các dịch vụ IPTV.
Việc phân phối các kênh riêng biệt cho các dịch vụ khác nhau giúp loại bỏ được can nhiễu. b. EPON
Mạng quang thụ động EPON là mạng truy cập được phát triển bởi một nhóm gọi là EFM
(Ethernet in the First Mile) của IEEE và được chấp nhận như là một chuẩn vào năm 2004.
Như tên của nó, EPON là mạng PON sử dụng Ethernet làm cơ chế truyền dẫn. Các tốc độ hỗ
trợ phụ thuộc vào khoảng cách giữa OLT và ONT. Lưu ý rằng các mạng EPON chỉ hỗ trợ lưu lượng mạng Ethernet. lOMoARcPSD| 10435767 C. GPON
Mạng quang thụ động GPON là hệ thống truy cập dựa trên tiêu chuẩn G.984 của ITUT.
GPON về cơ bản là nâng cấp cho BPON, GPON hỗ trợ cho các tốc độ truyền dẫn hướng
xuống cao hơn, cụ thể là 2,5 Gbits hướng xuống và 1,5 Gbits hướng lên, đây là các tốc độ đạt
được cho khoảng cách lên tới 20 km. Ngoài ra GPON còn hỗ trợ các giao thức như Ethernet,
ATM và SONET, và các đặc tính bảo an được cải tiến.
Bảng 4.1 So sánh các công nghệ mạng PON: BPON, EPON và GPON Tốc độ dữ liệu Tiêu chuẩn Giao thức truyền dẫn ITU-T BPON G.983 Chủ yếu ATM và IP trên Up : 155 Mbps
Ethernet cũng đuợc sử dụng Down : 622 Mbps GPON G.984 Ethernet và SONET Up : 1,5Gbps Down: 2.5 Gbps EPON P802.3ah Gigabit Ethernet Up : 1.25 Gbps Down : 1.25 Gbps
GPON cung cấp các hỗ trợ đa giao thức cho phép các nhà khai thác mạng tiếp tục cung cấp
cho khách hàng các dịch vụ viễn thông truyền thống, trong khi cũng dễ dàng giới thiệu các
dịch vụ mới như IPTV vào hạ tầng mạng của họ. Bảng 2.1 tóm tắt đặc tính của các công nghệ
mạng PON được sử dụng để truyền tải tín hiệu IPTV.
Với sự quan tâm phát triển công nghệ mạng PON trong tương lai thành mạng truy cập dịch
vụ đầy đủ, IEEE tiếp tục phát triển mạng PON thế hệ tiếp theo. Tại thời điểm này, đã bắt đầu
có hai công nghệ mạng PON mới đó là WDM-PON và 10G-PON.
4.5.1.2 Mạng quang tích cực
Mạng quang tích cực AON (Active optical network) sử dụng các thành phần điện giữa trung
tâm dữ liệu IPTV và đầu cuối người dùng. Trong thực tế, cấu trúc mạng AON sử dụng các
chuyển mạch Ethernet đặt tại vị trí giữa trung tâm dữ liệu IPTV và điểm kết cuối của mạng cáp quang. lOMoARcPSD| 10435767
4.5.2 IPTV phân phối trên mạng ADSL
Trong một vài năm gần đây có một số lớn các công ty điện thoại trên khắp thế giới tuyên
bố tham gia vào thị trường IPTV. Sự tham gia của các công ty viễn thông vào thị trường đầy
tiềm năng này, dẫn đến kết quả là các nhà cung cấp truyền hình cáp và mạng băng rộng không
dây đưa ra các dịch vụ thoại và truy cập Internet để cạnh tranh. Đáp lại, các công ty viễn thông
đang nắm giữ thuận lợi là hạ tầng mạng DSL bắt đầu đưa ra các dịch vụ truyền hình thế hệ
tiếp theo cho thuê bao của họ.
Chú ý rằng DSL là công nghệ cho phép các nhà cung cấp viễn thông phân phối các dịch vụ
băng thông lớn trên sợi dây cáp đồng đang dùng chỉ để truyền thoại. Nó làm biến đổi hạ tầng
mạng cáp điện thoại đang tồn tại giữa tổng đài nội hạt và điện thoại nhà khách hàng thành
đường dây số tốc độ cao. Đây là khả năng cho phép các công ty điện thoại sử dụng mạng đang
có của họ để cung cấp các dịch vụ dữ liệu Internet tốc độ cao cho thuê bao.
Băng thông là một vấn đề quan trọng trong việc phân phối các dịch vụ IPTV thế hệ mới.
Một số mạng băng rộng dựa trên DSL hiện có được kế thừa từ các chuẩn DSL, nó không chỉ
đơn giản là có khả năng hỗ trợ các dịch vụ video tốc độ cao. Hầu hết các mạng đó bị hạn chế
trong việc phân phối luồng dữ liệu IP tới mỗi hộ gia đình. Trong một số trường hợp nó không
thể gửi tín hiểu truyền hình chất lượng chuẩn trên mạng truy cập DSL.
Việc tăng quá trình thực thi được yêu cầu cho IPTV có thể đạt được bằng cách triển khai
các công nghệ DSL như ADSL, ADSL2+ và VDSL. Tổng quan về các công nghệ và cách
thức hoạt động được tìm hiểu trong các phần sau. 4.5.2.1 ADSL
Đường dây thuê bao kỹ thuật số bất đối xứng ADSL là kỹ thuật trong họ xDSL được sử
dụng rộng rãi nhất hiện nay trên các mạng viễn thông thế giới. ADSL là công nghệ kết nối
điểm – điểm, nó cho phép các nhà cung cấp viễn thông phân phối các dịch vụ băng thông rộng
trên đường dây cáp đồng điện thoại đang tồn tại. Nó được gọi là “bất đối xứng” vì thông tin
được truyền từ trung tâm dữ liệu tới thiết bị IPTVCD nhanh hơn thông tin được truyền từ
IPTVCD tới trung tâm dữ liệu. Cũng vì thế đặc tính kết nối điểm – điểm của ADSL loại trừ
được các biến đổi về băng thông của môi trường mạng chia sẻ.
Bằng việc sử dụng các kỹ thuật đặc trưng, ADSL cho phép tốc độ downstream là 8 Mbps
và tốc độ upstream là 1,5 Mbps. Bởi vậy, một kết nối ADSL chỉ đủ cho đồng thời hai kênh
truyền hình quảng bá theo chuẩn MPEG-2 và một kết nối Internet tốc độ cao. Điểm trở ngại
chính của ADSL là phụ thuộc vào khoảng cách tính từ trung tâm dữ liệu của nhà cung cấp tới
nhà khách hàng. Nếu nhà khách hàng ở gần trung tâm dữ liệu thì chất lượng dịch vụ tốt hơn
những nhà ở xa. Dịch vụ ADSL giới hạn khoảng cách trên là 18.000 ft hay 5,5 Km.
Các thiết bị ADSL cung cấp một kết nối kỹ thuật số trên mạng PSTN, tuy nhiên tín hiệu
truyền là tín hiệu tương tự. Các mạch ADSL phải sử dụng tín hiệu tương tự vì mạng mạch
vòng nội hạt (local loop) không có khả năng truyền các tín hiệu mã hóa dạng số. Vì thế, một
modem tại trung tâm dữ liệu IPTV chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu số thành các tín hiệu lOMoARcPSD| 10435767
tương tự để có thể truyền được. Tương tự, tại nhà khách hàng cũng có một modem chịu trách
nhiệm chuyển đổi các tín hiệu tương tự thành tín hiệu số ban đầu trước khi đi vào thiết bị IPTVCD.
Hình 4.7: IPTV trên cấu trúc mạng ADSL
Các thiết bị được sử dụng để triển khai dịch vụ IPTV trên mạng ADSL như trên hình 4.7 bao gồm:
 Modem ADSL: tại nhà thuê bao có một bộ thu phát ADSL hoặc modem. Modem
thường kết nối bằng cổng USB hoặc giao tiếp Ethernet từ mạng gia đình hoặc PC tới
đường line DSL. Đa số modem hiện này đều được tích hợp chức năng định tuyến để
hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu và truy cập Internet tốc độ cao.
 Bộ lọc POTS: người dùng được kết nối với Internet bằng kết nối băng thông rộng
ADSL sẽ sử dụng một thiết bị gọi là bộ lọc POTS để lọc tín hiệu dữ liệu từ các tín hiệu
thoại. Bộ lọc sẽ lọc tín hiệu tới thành tín hiệu tần số thấp đưa tới điện thoại và tần số
cao đưa tới mạng gia đình.
 DSLAM – Digital Subscriber Line Access Multiplexer: bộ gép kênh truy cập đường
dây thuê bao số. Tại mỗi tổng đài khu vực (Regional Office) của nhà cung cấp dịch vụ
IPTV, DSLAM nhận các kết nối của thuê bao trên đường dây cáp đồng, tập hợp chúng
lại và kết nối trở lại trung tâm dữ liệu IPTV bằng cáp quang tốc độ cao dựa trên mạng
đường trục. Để triển khai IPTV, DSLAM thường hỗ trợ truyền dẫn đa điểm (multicast)
vì thế không cần phải tái tạo lại các kênh cho từng yêu cầu từ một người xem IPTV.
DSLAM chịu trách nhiệm trong việc phân phối nội dung IPTV từ tổng đài khu vực tới
các thuê bao IPTV. DSLAM có hai loại là DSLAM lớp 2 và DSLAM nhận biết IP.
 DSLAM lớp 2: hoạt động tại lớp 2 trong mô hình OSI và thực hiện các chức năng như
chuyển mạch lưu lượng giữa Ethernet và ATM, chuyển tiếp các lưu lượng mạng ngược
dòng (up-stream) và ngăn ngừa can nhiễu giữa các thêu bao IPTV. Việc chuyển mạch
giữa các mạch ảo ATM và các gói Ethernet ngược dòng được dễ dàng bằng cách sử dụng cơ chế bắc cầu. lOMoARcPSD| 10435767
 DSLAM nhận biết IP: hỗ trợ các giao thức IP hoạt động tại lớp 3 trong mô hình OSI.
Các chức năng tiên tiến được tích hợp trong các DSLAM nhận biết IP là tái tạo các
kênh truyền hình quảng bá và kênh thực hiện theo lệnh. Công nghệ ADSL là một ý
tưởng cho các dịch vụ tương tác khác nhau, tuy nhiên, đó không phải là giải pháp tốt
nhất để phân phối nội dung IPTV do các nguyên nhân sau:
• Tốc độ dữ liệu: tốc độ tối đa của ADSL là 8 Mbps chỉ hỗ trợ sử dụng tốt cho hai kênh
truyền hình chất lượng cao và một số lưu lượng Internet, tuy nhiên, nó sẽ không thể
đáp ứng được cho các nhà cung cấp IPTV khi phân phối các chương trình lớn tới thuê bao của họ.
• Tính tương tác: vì công nghệ ADSL tốc độ download thấp hơn tốc độ upload, do vậy
nó sẽ hạn chế trong việc cung cấp các dịch vụ ngang hàng (peer-to-peer) yêu cầu băng
thông download và upload bằng nhau.
Cũng vì thế, các nhà cung cấp dịch vụ mạng đã bắt đầu triển khai các công nghệ ADSL
tiên tiến để khắc phục các hạn chế, và ADSL2 là một trong các công nghệ đó. 4.5.2.2 ADSL2
Các chuẩn của họ ADSL2 được đưa ra để đáp ứng các yêu cầu về băng thông, hỗ trợ cho
các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn như IPTV. Có 3 loại khác nhau của họ ADSL2:
 ADSL2: ADSL2 là phiên bản đầu tiên của ADSL2 được phê chuẩn bởi ITU vào năm
2003. ADSL2 bao gồm một số cải tiến so với chuẩn ADSL gốc là đặt tên khác, các tốc
độ download cao hơn và khoảng cách từ tổng đài trung tâm tới modem của thuê bao xa hơn.
 ADSL2+: ADSL2+ được chuẩn hóa sau ADSL2. Đây là chuẩn xây dựng trên ADSL2
và cho phép các nhà cung cấp dịch vụ mạng đưa ra các tốc độ lên tới 20 Mbps và hoạt
động tốt trong khoảng 1,5 Km tính từ tổng đài trung tâm tới modem nhà thuê bao.
 ADSL(Reach): công nghệ phát triển ADSL2 để vượt lên khoảng cách 1,5 Km tính từ
tổng đài trung tâm tới nhà thuê bao được gọi là ADSL mở rộng hay viết tắt là
READSL2 (ADSL- Reach). RE-ADSL2 đã được chuẩn hóa năm 2003 cho phép các
nhà cung cấp dịch vụ IPTV tăng khoảng cách lên tới 6 Km tính từ tổng đài trung tâm
gần nhất tới nhà thuê bao. Nó là công nghệ tốt nhất thực thi được trong giới hạn về
khoảng cách và tốc độ trên các sợi cáp đồng.
 VDSL: Đường dây thuê bao số tốc độ cao VDSL (Very high speed Digital Subscriber
Line) dựa trên những nguyên lý cơ bản như công nghệ ADSL2+. Nó là công nghệ
DSL mới nhất và phức tạp nhất tại thời điểm này, và nó đã được phát triển để khắc
phục các khuyết điểm của các phiên bản công nghệ truy cập ADSL trước đây. Nó loại
trừ được hiện tượng “thắt cổ trai” và hỗ trợ khả năng tốc độ rất lớn cho phép các nhà
cung cấp dịch vụ đủ điều kiện để đưa ra cho các thuê bao IPTV rất nhiều dịch vụ để
lựa chọn bao gồm cả VoD và truyền hình quảng bá định dạng HD. VDSL cũng được lOMoARcPSD| 10435767
thiết kế để hỗ trợ các truyền dẫn của chuyển mạch ATM và lưu lượng IP trên cáp đồng,
điều đó rất có lợi cho các nhà cung cấp khi họ muốn kế thừa các mạng ATM trên hạ
tầng mạng IP. Một số thành viên trong họ gia đình VDSL như sau:
 VDSL1: đây là công nghệ được thông qua năm 2004. Nó hoạt động tại tốc độ giới hạn
cao hơn 55 Mbps cho kênh hướng xuống và 15 Mbps cho hướng lên. Tuy nhiên nó chỉ
hoạt động được trong khoảng cách ngắn.
 VDSL2: là một cải tiến từ VDSL1 và được định nghĩa trong kiến nghị G.993.2 của
ITU-T. Nó có thể được chia nhỏ thành VDSL2 (Long Reach) và VDSL2 (Short Reach).
 VDSL2 (Long Reach): do thực tế DSL phụ thuộc vào chiều dài của vòng nội hạt (local
loop), một phiên bản VDSL được tạo ra để phân phối các dịch vụ IPTV cho số lượng
lớn khách hàng, trong khi vẫn được hưởng khả năng truy cập băng rộng tốc độ cao.
VDSL với các cải tiến về khoảng cách có thể cung cấp cho các thuê bao IPTV tốc độ
truy cập băng rộng là 30 Mbps cách tổng đài trung tâm từ 1,2 – 1,5 km.
 VDSL2 (Short Reach): dựa trên điều chế DMT, công nghệ này sử dụng 4096 tone,
chia ra thành các băng tần 4 KHz và 8 KHz. Chuẩn VDSL2 sử dụng kỹ thuật ghép
kênh cho phép nó hoạt động ở tốc độ cao gấp 12 lần so với chuẩn ADSL, tốc độ đó là
100 Mbps cho kênh hướng xuống trong khoảng cách 350 m. Mặc dù tốc độ kênh hướng
lên không đạt được 100 Mbps, nhưng các tốc độ đó đã vượt trội hơn so với các tốc độ
kênh hướng lên của ADSL2+. Các cấp độ thực thi đạt được với giả thiết là không có
can nhiễu trên sợi cáp đồng và chất lượng của cáp là tốt nhất. Khả năng để cung cấp
cho thuê bao IPTV tốc độ 100 Mbps để truy cập dịch vụ cho phép các nhà khai thác
bắt đầu đưa ra các dịch vụ tương tác tiên tiến khác cho khách hàng của họ.
Các đặc tính mới của VDSL2 như cải thiện chất lượng dịch vụ QoS và cải tiến kỹ thuật mã
hóa tất cả đều thích hợp để phân phối các ứng dụng triple-play. Lợi ích quyết định giúp củng
cố vị trí vững chắc của VDSL trong công nghệ DSL là tính tương thích ngược và khả năng
phối hợp với các phiên bản trước của mạng ADSL. Điều này cho phép các nhà cung cấp IPTV
giải quyết ổn thỏa và có hiệu quả trong việc phát triển các mạng thế hệ mới dựa trên nền VDSL.
Có hai phương thức chính được các nhà cung cấp dịch vụ IPTV sử dụng để tích hợp VDSL2
vào hạ tầng mạng đang có của họ. Phương thức thứ nhất là thêm các thiết bị VDSL2 mới tại
các tổng đài khu vực và cho phép DSLAM chạy song song với hệ thống DSLAM ADSL đang
có. Phương thức thứ hai là đặt thiết bị VDSL2 gần thuê bao IPTV. Bảng 2.2 so sánh đặc tính
của các công nghệ DSL được sử dụng để truyền tải tín hiệu IPTV.
Điểm tích cực chính của DSL cho các hệ thống IPTV trong thực tế là nó lợi dụng mạng dây
dẫn đang tồn tại trên thế giới hiện nay. Điểm tiêu cực là tất cả các mạng DSL đều phải cân
bằng giữa khoảng cách và dung lượng băng thông, tức là tốc độ của DSL sẽ giảm nếu khoảng
cách từ thuê bao tới tổng đài trung tâm tăng lên. lOMoARcPSD| 10435767
4.5.3 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp
Bảng 4.2 So sánh các công nghệ DSL Công
Uptream Khoảng cách Các dịch vụ được hỗ trợ Downstrea nghệ DSL lớn nhất (km) m (Mbps) (Mbps)
Một kênh video SD nén MPEG-2,truy cập ADSL 8 1 5.5
Internet tốc độ cao và các dịch vụ VoiP
Hai kênh video SD nén MPEG-2 hoặc một ADSL2 12 1 5.5
kênh HD,truy cập Internet tốc độ cao và các dịch vụ Voip
Năm kênh video SD nén MPEG-2 hoặc hai ADSL2+ 25 1 6
kênh HD, truy cập Internet tốc độ cao và các dịch vụ Voip
Năm kênh video SD nén MPEG-2 hoặc hai ADSL- 25 1 6
kênh HD , truy cập Internet tốc độ cao và Reach các dịch vụ Voip
Mười hai kên video SD MPEG-2 hoặc năm VDSL1 25 15
Vài trăm mét kênh HD. Truy cập Internet tốc độ cao và các dịch vụ VoiP VDSL2
Bảy kênh video SD MPEG-2 hoặc ba kênh (Long 30 30 1,2-1,5
HD. Truy cập Internet tốc độ cao và các reach) dịch vụ VoIP VDSL2(s
Mười hai kênh video SD MPEG-2 hoặc 10 hort 100 100 350m
kênh HD truy cập Internet tốc độ cao và reach) các dịch vụ VoiP
Các mạng truyền hình cáp truyền thống CATV (Cable Television) đã có được sự vượt trội
trong việc phân phối hàng trăm kênh truyền hình đồng thời tới hàng ngàn user. Mỗi user có
thể chọn một kênh bất kỳ trong hàng trăm kênh chỉ đơn giản bằng cách dò Tivi hoặc thông
qua bộ giải mã STB. Các hệ thống này dễ dàng thêm các thuê bao mới bằng cách tách và
khuếch đại tín hiệu. Trong quá khứ, tính tương tác đã bị giới hạn hoặc không được sử dụng
tại tất cả các hệ thống, tất cả nội dung chỉ gửi trực tiếp tới người xem. lOMoARcPSD| 10435767
Ngày nay các nhà khai thác CATV đã bắt đầu tìm kiếm các hệ thống phân phối video
với nhiều cải tiến, điều đó cho phép họ đưa ra dịch vụ triple-play video, voice và dịch vụ dữ
liệu. Công nghệ IP là công nghệ nền tảng cho việc hội tụ các dịch vụ khác.
Các nhà khai thác truyền hình cáp đã có những đầu tư quan trọng để nâng cấp mạng của
họ, hỗ trợ cho việc triển khai các dịch vụ tiên tiến IPTV. Để hiểu việc phân phối nội dung
IPTV trên mạng truyền hình cáp về mặt công nghệ trong vấn đề này, trước tiên ta cần có các
khái niệm cơ bản về mạng hỗn hợp HFC.
4.5.3.1 Tổng quan về kỹ thuật HFC
Nếu mạng truyền hình cáp có thể sử dụng trên các vùng đặc thù thì khách hàng có thể truy
cập IPTV từ mạng dựa trên kỹ thuật cáp quang, cáp đồng trục hỗn hợp HFC (hybrid
fiber/coax). Kỹ thuật HFC nói đến một số cấu hình mạng hỗn hợp của cáp quang và cáp đồng
trục được sử dụng để phân phối lại các dịch vụ truyền hình kỹ thuật số. Các mạng xây dựng
dựa trên kỹ thuật HFC có một số đặc tính thuận lợi chuyển giao cho các dịch vụ thế hệ mới như sau:
Mạng HFC có khả năng truyền dẫn đồng thời cả tín hiệu số và tín hiệu tương tự. Đây là đặc
tính rất quan trọng cho các nhà khai thác mạng.
Mạng HFC có thể dung hòa giữa việc tăng dung lượng và các yêu cầu tin cậy của một
hệ thống IPTV. Đặc điểm tăng được dung lượng của hệ thống HFC cho phép các nhà khai
thác mạng triển khai thêm các dịch vụ mà không cần phải thay đổi toàn bộ cấu trúc mạng.
Đặc tính vật lý của cáp đồng trục và cáp quang hỗ trợ mạng hoạt động ở tốc độ vài Gbps.
Hình 4.8: Mạng HFC end-to-end
Như trên hình 4.8 ta thấy cấu trúc của mạng HFC gồm có đường trục chính là cáp
quang kết nối theo các node quang tới mạng cáp đồng trục. Node quang hoạt động như một
giao tiếp, nó kết nối các tín hiệu upstream và downstream đi ngang qua mạng cáp quang và
cáp đồng trục. Phần mạng cáp đồng trục của mạng HFC sử dụng topology cây-phân nhánh,
các thuê bao truyền hình kết nối tới mạng HFC theo một thiết bị đặc biệt gọi là bộ chia cáp lOMoARcPSD| 10435767
Tap. Tín hiệu truyền hình số được phát từ trung tâm dữ liệu tới các node quang. Node quang
phân phối tín hiệu thông qua cáp đồng trục, bộ khếch đại và bộ chia cáp Tap tới khách hàng.
4.5.3.2 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp
Những cuộc thảo luận trong lĩnh vực công nghiệp truyền hình cáp về vấn đề truyền tải
lưu lượng qua một mạng dựa trên nền IP đã và đang tiếp tực diễn ra. Do sự cạnh tranh về thị
trường kinh doanh truyền hình thu phí từ các nhà cung cấp viễn thông và những hiệu quả lớn
về băng thông khi sử dụng kỹ thuật phân phối IP, dẫn tới các nhà khai thác mạng truyền
hình cáp phải hướng tới sử dụng mô hình mạng IP để phân phối nội dung tới người dùng.
Việc chuyển một mạng dựa trên tần số vô tuyến RF(Radio Frequency) sang mạng chuyển
mạch video số SDV (Switched Digital Video) trên nền IP, dù bằng cách nào thì vẫn cần phải
lắp đặt một số thiết bị mới từ các router tới bộ giải mã IP STB (Set-top box) và các switch tốc
độ cao. Một số ưu thế của việc triển khai sang mạng chuyển mạch SDV:
Một số lượng lớn băng thông của mạng sẽ được dự trữ bởi vì nhà khai thác chỉ nhận được
yêu cầu phát một kênh truyền hình đơn lẻ tới bộ giải mã STB.
Đây rõ ràng là sự trái ngược với các hệ thống cũ mà ở đó tất cả các kênh đều được phát
quảng bá trên mạng và các kênh không sử dụng vẫn chiếm giữ băng thông.
Băng thông dư thừa cho phép các nhà khai thác mạng cáp truyền hình có thể phân phối các
dịch vụ và nội dung IPTV tới thuê bao của họ.
Những nhà khai thác mạng cáp truyền hình có thể đo đạc và giám sát một cách chính xác
nội dung đã xem của mỗi thuê bao. Đây là một đặc tính quan trọng cho các nhà khai thác
muốn tạo thêm doach thu bằng quảng cáo.
Hình 4.9 mô tả một cấu trúc mạng IPTV cáp được tạo thành từ sự kết hợp các thiết bị của
công nghệ RF và công nghệ IP.
Hình 4.9: Mô hình triển khai cấu trúc mạng IPTV cáp kết hợp IP và RF
Một số thiết bị phần cứng được mô tả trên hình 4.9 bao gồm: lOMoARcPSD| 10435767
 Switch hay Router GigE: GiE (Gigabit Ethernet) nổi lên như là một giao thức vận
chuyển được lựa chọn để kết nối các thành phần mạng IP. GigE thường được sử dụng
cho các ứng dụng đòi hỏi dung lượng cao, ví dụ như VoD. Router GigE tập hợp lưu
lượng IPTV và cung cấp các kết nối tới mạng truy cập lõi.
 Mạng truyền dẫn quang: mạng lõi cung cấp con đường mạng giữa video server trong
trung tâm nội dung và các bộ điều chế tại các biên của mạng. Mạng lõi có thể là mạng
quang đồng bộ SONET, mạng ATM và mạng ghép kênh phân chia theo mật độ bước sóng DWDM.
 Bộ điều chế biên: các bộ điều chế được đặt tại các tổng đài khu vực nhận nội dung
IPTV từ mạng lõi, chuyển đổi nội dung từ các gói IP sang RF và phân phối trên mạng
HFC tới bộ giải mã STB.
Trên đây chỉ là một ví dụ về triển khai IPTV cáp quy mô lớn và sử dụng cấu trúc theo bậc
thông qua việc thiết lập các trung tâm dữ liệu phân phối theo vùng. Trong mô hình trên tất cả
nội dung đều được điều chế thành các sóng mang RF và được biên dịch thành RF băng rộng
ngõ ra, thường nằm trong dải từ 50 cho tới 860 MHz. Một số hệ thống hoạt động với tần số
lên tới 1 GHz, với các tần số cao thường được dành riêng cho các dịch vụ thoại và dữ liệu. Từ
trung tâm dữ liệu của nhà cung cấp, một đường trung kế lớn được sử dụng để phân phối tín
hiệu băng rộng tới các Hub phân phối. Từ Hub phân phối, tín hiệu băng thông rộng được gửi
tới mạng truyền dẫn quang, thông qua mạng HFC, các tín hiệu băng rộng được gửi tới các bộ STB trong nhà khách hàng.
4.5.4 IPTV phân phối trên mạng Internet
Từ lúc truyền hình được phát minh, một số công nghệ đã được phát triển để phân phối tín
hiệu truyền hình tới khách hàng trên toàn thế giới. Một số mạng cơ bản là vô tuyến, ADSL,
cáp quang và mạng truyền hình cáp. Trong thời gian gần đây nhất có một mạng cũng cho phép
khách hàng xem truyền hình quảng bá và nội dung video theo yêu cầu, đó là mạng Internet.
Lợi dụng tốc độ băng thông rộng kết hợp với các tiến bộ trong trong kỹ thuật nén dữ liệu
và có nhiều chương trình để lựa chọn hơn, đó là một số lý do tại sao số lượng khách hàng đã
sử dụng Internet để giải trí tăng lên. IPTV triển khai trên mạng Internet có thể là một trong các dạng ứng dụng sau.
4.5.4.1 Các kênh truyền hình Internet streaming
Việc phân phối các kênh truyền hình trên Internet là một ứng dụng rộng rãi của IPTV, bao
gồm nội dung video được streaming từ một server tới các thiết bị client có khả năng xử lý và
hiện thị nội dung video. Các loại thiết bị được sử dụng để xem các kênh truyền hình Internet
thường là PC hoặc PC trung tâm đa phương tiện. Các kênh truyền hình Internet được
streaming cũng có thể đưa vào điện thoại di động hoặc bộ giải mã STB. Nội dung các kênh
truyền hình Internet được streaming cũng có thể được phân phối theo thời gian thực và người
xem có thể xem lại theo cách xem truyền thống. lOMoARcPSD| 10435767
Quá trình streaming kênh truyền hình Internet thường bắt đầu tại server đó nội dung
streaming, tại video được đóng vào trong các gói IP, nén lại và phát qua mạng Internet tới PC
client. PC có các phần mềm, thường là một chương trình tìm duyệt (browser), giải nén nội
dung video và phát ra video còn “sống”. Khoảng thời gian từ lúc chọn kênh truyền hình tới
lúc xem được thường ngắn và phụ thuộc tốc độ kết nối có thể có giữa server và client. Mô
hình cấu trúc mạng được sử dụng để phân phối kênh truyền hình trên Internet như trên hình 4.10.
Việc triển khai tất cả các kênh truyền hình Internet sẽ yêu cầu một server streaming, server
này sẽ hỗ trợ các chức năng sau:
• Lưu trữ và khôi phục nội dung video nguồn.
• Điều khiển tốc độ các gói video IP được phân phối tới thiết bị của người xem.
• Thực hiện chuyển tiếp và chuyển ngược các lệnh yêu cầu từ người xem truyền hình Internet.
Hình 4.10: Cấu trúc mạng các kênh truyền hình Internet
Một server streaming đơn làm việc tốt khi phân phối số lượng ít các kênh truyền hình tới
một số thuê bao được giới hạn. Để hỗ trợ cho việc phân phối nhiều kênh tới hàng trăm hoặc
hàng ngàn thuê bao IPTV, thì cần phải triển khai một số lượng lớn server streaming trên các đường mạng khác nhau.
Công việc streaming nội dung video hầu hết đều cần phải bảo mật vì nội dung không được
lưu trữ trên thiết bị truy cập của khách hàng. Vì thế, việc sao chép nội dung trái phép cần phải
được ngăn chặn. Một lợi thế khác của IPTV là khả năng hoạt động hiệu quả trên các kết nối
có băng thông thấp và người xem có khả năng bắt đầu xem nội dung tại mọi điểm trong luồng IPTV.
Điểm khác biệt của phân phối truyền hình Internet so với các cơ chế phân phối khác là các
vị trí cổng Internet không thuộc sở hữu của nhà cung cấp IPTV hoặc điều khiển cơ sở hạ tầng
sử dụng cho việc cung cấp các dịch vụ video IP tới người sử dụng Internet. Cơ sở hạ tầng lOMoARcPSD| 10435767
mạng này thuộc quyền sở hữu của các nhà cung cấp truyền hình cáp hoặc các công ty viễn thông.
4.5.4.2 Download Internet
Như tên gọi, IPTV cho phép khách hàng download và xem nội dung theo yêu cầu. Hầu hết
các dịch vụ download Internet đều phải trả tiền hoặc trả theo dung lượng download, các dịch
vụ bao gồm tin tức nội bộ và bản tin thời tiết, phim điện ảnh, phim nội bộ và âm nhạc, chỉ dẫn
giải trí và các quảng cáo được phân loại.
Một số vị trí cổng Internet trực tuyến gần đây bắt đầu đưa ra các thư viện nội dung
chương trình IPTV có thể download cho người sử dụng Internet. Trong hầu hết các trường
hợp, mọi người đều sử dụng PC để xem các chương trình download, tuy nhiên, một số công
ty bắt đầu cung cấp thiết bị giải mã STB cho những khách hàng không muốn xem trên PC.
Một số đặc điểm của công nghệ IPTV end-to-end dựa trên các dịch vụ download Internet:
 Các giao thức mạng: chuẩn giao thức truyền tập tin FTP và giao thức truyền siêu văn
bản HTTP thường được sử dụng để truyền nội dung IPTV từ server tới client. Việc sử
dụng các giao thức trên để giảm thiểu khả năng nội dung IPTV bị ngăn chặn bởi firewall.
 Công nghệ server: chuẩn phần mềm Web server thường được sử dụng để đáp ứng các
yêu cầu về nội dung video.
 Tốc độ mạng: thời gian để download một bộ phim trên Internet phụ thuộc vào tốc độ
của kết nối băng rộng và chất lượng nội dung video. Các bộ phim điện ảnh định dạng
SD và các chương trình download tương đối nhanh so với nội dung video dạng HD.
Mặc dù băng rộng là dạng kết nối được ưu thích hơn nhưng vẫn có thể sử dụng các
liên kết dial-up chậm hơn để truy cập các dịch vụ download Internet.
 Các nhu cầu về lưu trữ: cả server và client đều yêu cầu khả năng lưu trữ tiên tiến để
hỗ trợ xử lý các tập tin IPTV lớn. Một số ứng dụng của download Internet cho phép
các thuê bao IPTV ghi lại một bản copy nội dung video đã được download vào đĩa
DVD và xem bằng đầu DVD.
4.5.4.3 Chia sẻ video ngang hàng
Ứng dụng chia sẻ video ngang hàng peer-to-peer cho phép nhiều user xem, chia sẻ và tạo
nội dung video trực truyến. Việc sử dụng ứng dụng chia sẻ video peer-to-peer không phức tạp
và nó thường là download và cài đặt một số phần mềm chuyên dụng.
Khi phần mềm hoạt động được trên PC, người dùng chỉ cần click vào các link để download
một file video. Khi tiến trình download đã bắt đầu, phần mềm ứng dụng chia sẻ video peer-
to-peer được thiết lập các kết nối và bắt đầu lấy nội dung video được yêu cầu từ các nguồn
khác nhau. Khi file video được download và ghi đầy đủ vào ổ cứng thì có thể xem nội dung. lOMoARcPSD| 10435767
4.6 Kết luận chương 4
Chương 4 đã trình bày tổng quan về kỹ thuật truyền hình tương tác – IPTV gồm khái niệm,
đặc điểm, các loại hình dịch vụ, mô hình hệ thống, các giao thức báo hiệu và điều khiển, cùng
vấn đề triển khai trên các hạ tầng mạng khác nhau của IPTV. Qua đó thấy được tiềm năng
ứng dụng và phát triển của kỹ thuật truyền hình này.
Câu hỏi ôn tập chương 4
1. Trình bày khái niệm và một số đặc điểm cơ bản của IPTV?
2. Trình bày ưu nhược điểm của IPTV?
3. So sánh sự khác biệt giữa IPTV và Internet TV?
4. Trình bày các loại hình dịch vụ cơ bản được cung cấp bởi IPTV?
5. Trình bày mô hình chuẩn của hệ thống IPTV?
6. Trình bày tóm tắt các giải pháp triển khai IPTV trên các hạ tầng mạng khác nhau?
TÀI LIỆU THAM KHẢO lOMoARcPSD| 10435767
[1] Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, Macmilan Inc., 6th Editions, 2001.
[2] Simon Haykin, An Introduction to Analog and Digital Communications, John Wiley &Sons, Inc., 1989.
[3] Wolfgang Hoeg, Thomas Lauterbach, Digital Audio Broadcasting: Principles and
Applications, 2nd Edition, John Wiley & Sons Ltd, 2003.
[4] Walter Fischer, Digital Video and Audio Broadcasting Technology: A Practical
Engineering Guide, Third Edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010.
[5] Bernard Grob and Charles E. Herndon, “Basic Television and Video Systems”, Sixth Edition, McGraw-Hill, 1999.
[6] G. Drury, G. Markarian, K. Pickavance, “Coding and Modulation for Digital Television”,
Kluwer Academic Publishers, 2002.
[7] Marcelo S. Alencar, “Digital Television Systems”, Cambridge University Press, 2009.
[8] Lars-Ingemar Lundström, “Understanding Digital Television: An Introduction to DVB
Systems with Satellite, Cable, Broadband and Terrestrial TV”, Elsevier Inc., 2006.
[9] Gerard O’Driscoll, “Next Generation IPTV Services and Technologies”, John Wiley & Sons, Inc., 2008.
[10] Gilbert Held, “Understanding IPTV”, Taylor & Francis Group, 2007.
[11] Đỗ Hoàng Tiến, Vũ Đức Lý, Truyền hình số, Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2001.
[12] Phạm Minh Việt, Nguyễn Hoàng Hải, Thiết kế mạch đầu cuối viễn thông, Nhà Xuất bản
Khoa học và Kỹ thuật, 2004.