Khảo sát hệ thống truyền hình số mặt đất DVB có độ phân giải cao thông qua kết quả mô phỏng

- TRịNH QUYếT THắNG Khảo sát hệ thống truyền hình số mặt đất dvb có độ phân giải cao thông qua kết quả mô phỏng Chuyên ngành: Điện tử - Viễn thông luận văn thạc sĩ khoa học ng−ời h−ớng dẫn khoa học Pgs.
- tổng quan truyền hình độ phân giải cao .
- Định dạng ảnh .
- Tỉ lệ khung hình Ch−ơng 2.
- số hóa và kỹ thuật nén tín hiệu hdtv .
- Số hóa tín hiệu HDTV .
- Độ phân giải hình và băng thông tín hiệu .
- Tần số lấy mẫu và cấu trúc lấy mẫu .
- Nén tín hiệu video số HDTV.
- Kỹ thuật nén MPEG-2.
- Kỹ thuật nén MPEG-4 (Part 10) hay MPEG-4/AVC.
- Những kỹ thuật làm tăng hiệu quả nén MPEG-4/AVC so với MPEG-2.
- Ph−ơng pháp nén tín hiệu HDTV để phát sóng quảng bá.
- Hệ THốNG TRUYềN HìNH Số Độ PHÂN GIảI CAO HDTV TRÊN nềN CÔNG NGHệ TRUYềN HìNH Số MặT ĐấT DVB.
- Ph−ơng thức truyền dẫn truyền hình số mặt đất DVB-T.
- Kỹ thuật điều chế OFDM.
- Mô hình hệ thống OFDM.
- Tín hiệu Pilot.
- Phân tích tác nhân ảnh h−ởng chất l−ợng hệ thống truyền dẫn DVB-T.
- Tín hiệu không có tạp nhiễu pha.
- Tín hiệu có tạp nhiễu pha.
- quan hệ thống DVB-T2.
- Kỹ thuật mã hóa LDPC.
- Kỹ thuật quay chòm sao để cải thiện BICM cho DVB-T2.
- Các kỹ thuật làm giảm tỉ số công suất đỉnh trên trung bình.
- Kỹ thuật MISO dựa trên Alamouti code (trục tần số.
- Mô hình hệ thống DVB-T.
- Hệ thống DVB-T, 2K.
- 98 Lời kết Tài liệu tham khảo Lời nói đầu Những công trình nghiên cứu khoa học, các chuyên đề phân tích, lựa chọn tiêu chuẩn truyền hình của nhiều nhà khoa học trong n−ớc cho thấy: DVB- T là công nghệ truyền dẫn truyền hình số mặt đất phù hợp với điều kiện tự nhiên và kinh tế của Việt Nam.
- Ngày nay, truyền hình độ phân giải cao (HDTV) đang phát triển mạnh mẽ và là một xu thế tất yếu, sẽ dần thay thế SDTV giống nh− truyền hình màu bây giờ đã thay thế truyền hình trắng đen.
- Việc truyền dẫn dịch vụ HDTV trên công nghệ kỹ thuật số mặt đất DVB-T đang gặp khó khăn về yêu cầu cân bằng giữa hiệu quả sử dung l−ợng kênh truyền và chất l−ợng dịch vụ.
- Tuy nhiện, với sự ra đời và phát triển kỹ thuật nén tiên tiến MPEG-4/AVC, hiệu suất nén dòng tín hiệu HDTV đã đ−ợc cải thiện rất nhiều, kèm theo đó là hiệu quả sử dụng kênh truyền cũng đ−ợc cải thiện.
- Đầu năm 2009, tiêu chuẩn kỹ thuật số mặt đất thế hệ thứ 2 (DVB-T2) chính thức đ−ợc tổ chức DVB giới thiệu và đã đ−ợc BBC phát sóng thử nghiệm.
- bên cạnh đó độ tin cậy và khả năng chống nhiễu cũng tốt hơn nhờ sử dụng những kỹ thuật tiên tiến.
- Do đó, các dịch vụ HDTV hứa hẹn sẽ phát triển mạnh trên nền kỹ thuật truyền dẫn số mặt đất, đặc biệt khi các dịch vụ truyền hình t−ơng tự kết thúc.
- Nhằm góp phần đánh giá hiệu quả truyền dẫn các dịch vụ HDTV trên nền công nghệ kỹ thuật số mặt đất, tác giả của luận văn đã chọn đề tài nghiên cứu “Khảo sát hệ thống truyền hình số mặt đất có độ phân giải cao HDTV thông qua kết quả mô phỏng”.
- Nội dung Luận văn bao gồm bao gồm 4 ch−ơng: Ch−ơng I : Trình bày tổng quan truyền hình số độ phân giải cao HDTV Ch−ơng II : Trình bày quá trình số hóa tín hiệu HDTV và kỹ thuật nén dòng tín hiệu video bằng tiêu chuẩn MPEG-2 và MPEG-4/AVC.
- Phân tích và lựa chọn ph−ơng thức nén cho dòng tín hiệu video HDTV Ch−ơng III : Tổng quan tiêu chuẩn kỹ thuật số mặt đất DVB-T, phân tích một số nhân tố ảnh h−ởng đến chất l−ợng truyền dẫn hệ thống.
- Đánh giá hiệu quả truyền dẫn tín hiệu truyền hình độ phân giải cao HDTV trên nền kỹ thuật số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T.
- Phân tích, đánh giá một số giải 2pháp kỹ thuật đ−ợc sử dụng trong công nghệ kỹ thuật số mặt đất thế hệ thứ 2 (DVB-T2).
- Tổng QUAN Truyền Hình Độ PHÂN Giải CAO 1.1.
- Lịch sử phát triển Các hệ thống HDTV ngày nay xuất phát từ h−ớng nghiên cứu của Dr.
- Fujio thuộc hãng truyền hình NHK, Nhật Bản.
- HDTV lúc bấy giờ có độ phân giải ngang và dọc gấp 2 lần độ phân giải của TV truyền thống, tỉ lệ khuôn hình 5:3 (sau này thay đổi thành 16:9), và có ít nhất 2 kênh audio chất l−ợng CD.
- Sự phát triển của HDTV gắn liền với các nền công nghiệp truyền hình Nhật Bản, Mỹ và Châu Âu.
- HDTV tại Nhật Bản Năm 1968, hãng NHK của Nhật Bản đã cho ra đời chuẩn kỹ thuật HDTV đầu tiên dành cho studio : số dòng quét/ảnh – 1125, tỉ lệ khuôn hình - 5/3, ph−ơng pháp quét - xen kẽ, tần số mành - 60Hz, độ rộng băng tần - 20MHz.
- Và cho đến tháng 2 năm 1984 đã công bố chính thức hệ thống phát sóng và thu tín hiệu truyền hình t−ơng tự có độ phân giải cao, là hệ MUSE (Multiple SubNyquist Sampling Encoding).
- Đến tháng 10/1984, hệ MUSE đã đ−ợc nhiều n−ớc công nhận là hệ truyền hình có độ phân giải cao đầu tiên trên thế giới.
- HDTV tại Mỹ Chính phủ Mỹ đã quyết định nghiên cứu một định dạng HDTV mới so với của NHK để có thể phù hợp với các hệ thống phát sóng số hiện tại.
- Bản thân 4 nhóm đã xây dựng nên 4 hệ truyền hình HDTV riêng là: DigiCipher HDTV System, DSC HDTV System, Advance Digital (AD) HDTV, và CCDC HDTV System.
- Trong quá trình xây dựng hệ thống HDTV, Grand Alliance đã nhận thấy rằng, công nghệ mới này phải đ−ợc chuyển sang số hoá để có thể t−ơng thích với các hệ thống truyền hình số hiện tại.
- Giống nh− Nhật Bản, châu Âu cũng bắt đầu với hệ truyền hình HDTV t−ơng tự phát sóng qua vệ tinh.
- Vào tháng 5/1992, EU đ−a ra tiêu chuẩn D2-MAC, đ−ợc phát triển bởi SGS-Thomson của Pháp và Philips của Hà Lan, để phát sóng truyền hình màn rộng và các dịch vụ vệ tinh.
- Hệ HDTV của châu Âu khi đó có số dòng quét là 1250 với 1152 dòng tích cực, tỉ lệ khuôn hình là 16:9, và tần số mành là 50Hz.
- Thời điểm đó, EU có kế hoạch chuyển đổi các hệ thống truyền hình t−ơng tự hiện tại sang hệ thống D2-MAC thậm chí sang cả HD-MAC là hệ thống HDTV t−ơng tự đầy đủ.
- Đến năm 1993 thì hệ truyền hình HDTV t−ơng tự HD-MAC chính thức dừng lại, EU và EBU khi đó tập trung vào phát triển truyền hình số với hệ DVB.
- Các khái niệm cơ bản về HDTV 1.2.1 Định dạng ảnh Truyền hình độ phân giả tiêu chuẩn (SDTV) chỉ sử dụng quét xen kẽ (Interlaced) mà không quét liên tục (Progressive), tần số quét đứng (quét mành) cố định.
- Một ảnh của truyền hình SDTV theo hệ PAL có tổng số dòng là 625, thực hiện quét xen kẽ mành chẵn, mành lẻ với tần số quét mành là 50Hz (tức là 25 ảnh/1giây).
- Số dòng dùng vào việc chèn xung đồng bộ, tín hiệu đo...là 49 dòng.
- Truyền hình có độ phân giải cao HDTV có sự khác biệt với SDTV ở số dòng quét và hình thức quét ảnh.
- Hiện nay có 3 định dạng cơ bản cho HDTV đó là: 720 dòng và quét liên tục (720p).
- 5 Định dạng ảnh 1920x1080 đ−ợc chọn là định dạng ảnh chuẩn cho HDTV, đ−ợc ITU thừa nhận và lần đầu tiên đ−ợc chấp nhận cả đối với truyền hình và film.
- Chuẩn SDTV có tỉ lệ khuôn hình là 4:3 và độ phân giải là 720 điểm/dòng.
- Cách lấy số điểm nh− thế, có thể sẽ thuận lợi cho việc chuyển định dạng ảnh từ HDTV về SDTV.
- Hình 1.1 T−ơng quan về độ phân giải 1.2.2 Ph−ơng pháp quét Có 2 ph−ơng pháp để quét màn hình là quét xen kẽ (interlaced = i) và quét liên tục (progressive = p).
- Hiện nay HDTV có 2 định dạng cơ bản là 1080i và 720p.
- Định dạng quét 1080i có số dòng cao hơn nên sẽ mang nhiều thông 6tin hơn, có chất l−ợng ảnh tĩnh cao hơn.
- Định dạng 720p có số hình trong 1s nhiều hơn do vậy sẽ thích hợp với các ch−ơng trình có nhiều chuyển động.
- Mô tả 1080i 720p Tổng số dòng quét 1125 750 Số dòng tích cực 1080 720 Số điểm ảnh tích cực 1920 1280 Ph−ơng pháp quét Xen kẽ (2:1) Liên tục (1:1)Tỉ lệ khuôn hình 16:9 Bảng 1.1 Độ phân giải và ph−ơng pháp quét HDTV 1.2.3 Tỉ lệ khuôn hình Truyền hình truyền thống tỉ lệ là 4:3, còn với HDTV tỉ lệ là 16:9.
- Số Hoá Và Kỹ Thuật Nén Tín Hiệu VIDEO HDTV 2.1 Số hóa tín hiệu HDTV 2.1.1 Mành HDTV t−ơng tự Hiện nay có 2 định dạng phát sóng đ−ợc sử dụng chủ yếu với 2 loại tần số 60Hz và 50Hz là p (720p) và i (1080i.
- Định dạng 720p, tần số mành cũng là tần số khung, mỗi khung hình truyền đi bao gồm 1 mành quét với 750 dòng tín hiệu.
- Định dạng 1080i, một khung hình gồm 1125 dòng tín hiệu, đ−ợc truyền đi bằng 2 mành.
- Tần số khung t−ơng ứng với 2 hệ tần số là 25Hz và 30Hz.
- Tần số dòng với định dạng 1080/30i: fH = 30 x Hz.
- T−ơng tự nh− vậy, tần số dòng với các định dạng 1080/25i là 28125Hz, với định dạng 720/60p là 45000Hz, với định dạng 720/50p là 37500Hz.
- 50Hz 60Hz Mục Thông số 720p 1080i 720p 1080i 1 Tần số khung (Hz Tần số mành (Hz Dạng quét Tổng số dòng Dòng tích cực Dòng trống Tần số dòng (fH Bảng 2.1 Thông số quét ảnh của HDTV t−ơng tự 92.1.2 Số hóa tín hiệu HDTV 2.1.2.1 Độ phân giải hình và băng thông tín hiệu Độ phân giải đứng t−ơng đ−ơng với số lần chuyển đổi giữa dòng tín hiệu mức trắng và mức đen trong toàn ảnh.
- Từ những năm 1930, đã xác định độ phân giải chiều đứng đ−ợc tính bằng 70% của số dòng tích cực.
- Độ phân giải chiều đứng đ−ợc thể hiện ở dạng số dòng của chiều cao 1 ảnh (LPH - Lines per piture height), giá trị này đ−ợc dùng để xác định mức phân giải đứng tối đa có thể hiển thị đ−ợc.
- Nếu 1 ảnh yêu cầu độ phân giải cao hơn giá trị phân giải đứng của mành thì ảnh sẽ bị mờ.
- Độ phân giải ngang của mành sẽ quyết định bề rộng băng thông cần thiết để truyền tín hiệu.
- Hệ 1080/25i có: số dòng tích cực 1080, độ phân giải đứng 1080x0.7 = 756 LPH, với tỉ lệ khuôn hình 16:9, chiều ngang của mành phải đảm bảo hiển thị số điểm ảnh là: 756 x điểm ảnh.
- Tần số mành của hệ 1080/25i là: 28125Hz, do đó thời gian tích cực 1 dòng là x (1920/2640.
- Thời gian 1 lần chuyển đổi là às Tần số cực đại là MHz Đây cũng chính là độ rộng băng thông tối thiểu cần thiết để truyền tín hiệu đảm bảo độ phân giải đứng và ngang nói trên.
- Tính toán trên là với tín hiệu chói, với tín hiệu hiệu màu, độ rộng băng thông t−ơng ứng sẽ là 13MHz.
- 2.1.2.2 Tần số lấy mẫu và cấu trúc lấy mẫu Việc lấy mẫu tín hiệu có thể thực hiện với tín hiệu chói (Y’) và 2 tín hiệu màu thành phần (C’B, C’R) hoặc có thể thực hiện với 3 tín hiệu màu cơ bản (R’, G’, B.
- Đồng thời tần số lấy mẫu cũng phải lớn hơn 2 lần độ rộng dải phổ tín hiệu.
- Với HDTV, tần số lấy mẫu tín hiệu chói là 74.25MHz cho tất cả các định dạng t−ơng tự.
- Tần số này là bội số của tần số dòng với cả 4 định dạng nói trên.
- 10+ Với hệ 50Hz: 74.25MHZ = 1980 x fH : với định dạng 720p 74.25MHZ = 2640x fH : với định dạng 1080i + Với hệ 60Hz: 74.25MHZ = 1650 x fH : với định dạng 720p 74.25MHZ = 2200 x fH : với định dạng 1080i • Với tín hiệu thành phần, tần số lấy mẫu cũng th−ờng đ−ợc biểu diễn thông qua tỉ số giữa tần số lấy mẫu tín hiệu chói và tần số lấy mẫu tín hiệu hiệu màu.
- Với tín hiệu HDTV thành phần, tần số lấy mẫu 2 tín hiệu hiệu màu là 37.125MHz, cụ thể nh− sau : fS (Y): 74.25MHz fS (C’B): 37.125MHz fS (C’R): 37.125MHz • Cấu trúc lấy mẫu là trực giao, các mẫu tín hiệu màu đ−ợc lấy cùng với các mẫu tín hiệu chói lẻ trên mỗi dòng.
- Theo Shanon và Nyquist, dải tần cho tín hiệu chói sẽ không đ−ợc v−ợt quá một nửa tần số lấy mẫu là 37.125MHz, và dải tần cho 2 tín hiệu hiệu màu không đ−ợc v−ợt quá 18.5625MHz.
- Với việc sử dụng một bộ lọc thông thấp, tần số cutoff của đặc tuyến biên tần với tín hiệu chói sẽ là 30MHz, với tín hiệu màu là 15MHz.
- Hình 2.1 Đặc tuyến biên tần của tín hiệu Y, C’B, C’R 2.1.2.3 L−ợng tử hoá và dung l−ợng video số HDTV Tuỳ theo mục đích l−u trữ hay truyền dẫn, số bít l−ợng tử có thể là 10 hoặc 8 bít.
- Thành phần đ−ợc l−ợng tử hoá sẽ bao gồm tín hiệu chói, tín hiệu hiệu màu và 11các tín hiệu về chuẩn thời gian (Time Reference Signal - TRS) bao gồm tín hiệu kết thúc dòng video tích cực (EAV - End of Active Line) và bắt đầu một dòng video tích cực (SAV - Start of Active Line).
- Tổng số mẫu tín hiệu chói đ−ợc lấy tại mỗi dòng : 35.55 x mẫu/1 dòng Tổng số mẫu tín hiệu màu đ−ợc lấy tại mỗi dòng là: 35.55 x 37.125 x 2 = 2640 mẫu/1 dòng Tổng số mẫu chói video là x mẫu/1 ảnh Số mẫu trong 1s là: 5702400 x M mẫu Với một mẫu đ−ợc mã hóa 10bit thì tốc độ video HDTV là 1425.6Mbps, còn nếu mã hoá bằng 8bít, tốc độ video HDTV là 1140.48Mbps Tính toán với các hệ khác cũng t−ơng tự nh− trên.
- 2.2 Nén tín hiệu video số HDTV 2.2.1 Giới thiệu Tốc độ của 1 luồng SDTV sau khi số hoá khoảng từ 216Mbps đến 270Mbps, của luồng HDTV khoảng 1.1Gbps đến 1.4Gbps.
- Vấn đề mấu chốt trong việc truyền dẫn tín hiệu HDTV trên các kênh số mặt đất, vệ tinh hay cáp đó là việc nén dòng tín hiệu video số.
- Nhóm các chuyên gia về ảnh động (Motion Pictures Expert Group - MPEG) làm việc cho tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế ISO (ISO/IEC) có nhiệm vụ nghiên cứu và phát triển các tiêu chuẩn nén, giải nén tín hiệu video động, audio, dữ liệu.
- Hiện nay các chuẩn nén MPEG đang đ−ợc sử dụng phổ biến và đ−ợc các tổ chức ISO/IEC, ITU (International Telecommunication Union) công nhận là chuẩn nén quốc tế, áp dụng cho các hệ truyền hình tại Mỹ, Nhật Bản, châu Âu.
- Hiện nay, ph−ơng thức nén MPEG-2 (MP@HL) đang đ−ợc sử dụng phổ biến, dòng tín hiệu HDTV sẽ đ−ợc nén xuống còn khoảng 16 - 20 Mbps.

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt