- Tác giả luận văn Phạm Quang Triệu iiMỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii PHẦN MỞ ĐẦU ix Chương 1: Tổng quan về hệ thống truyền hình số. - Sự chuyển đổi công nghệ sang truyền hình số. - Một số vấn đề trong biến đổi tín hiệu truyền hình. - Lựa chọn tần số lấy mẫu. - Lựa chọn tín hiệu số hóa. - Khái quát về truyền hình số. - Đặc điểm của phát thanh, truyền hình số. - Sơ đồ khối tổng quát của một hệ thống phát thanh, truyền hình số 8 1.2.3. - Thu, phát và truyền dẫn tín hiệu truyền hình số. - Truyễn dẫn tín hiệu truyền hình số. - Thu tín hiệu truyền hình số. - Một số tiêu chuẩn truyền hình số hiện nay trên thế giới. - 23 Chương 2: Phương pháp đóng gói và truyền tải tín hiệu Video-Audio theo tiêu chuẩn MPEG-2. - Hệ thống truyền tín hiệu MPEG . - 39 Chương 3: Giải pháp Middleware cho hệ thống truyền hình số. - Giải pháp Middleware cho hệ thống truyền hình số. - 87 ivDANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Cách viết đầy đủ Ý nghĩa AM Application Module Khối ứng dụng API Application Programing Interface Giao diện chương trình ứng dụng COFDM Code Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh theo tần số mã trực giao DD_SF Device Driver_Section Filter Bộ lọc thông tin tại lớp điều khiển phần cứng DD_TN Device Driver_Tuner Bộ dò kênh tại lớp điều khiển phần cứng DTV Digital Television Truyền hình kỹ thuật số DVB Digital Video Broadcasting Chuẩn phát sóng truyền hình số DVB-T Digitao Video Broadcasting – Terrestrial Chuẩn phát sóng truyền hình số mặt đất EPG Electronic Program Guide Lịch phát sóng chương trình truyền hình kỹ thuật số ES Elementary Stream Luồng dữ liệu cơ sở ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện chuẩn hóa viễn thông Châu Âu FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh FM Frequency Modulation Điều tần HDTV High-Definition Television Truyền hình độ nét cao IEC International Electrotechnical Commission Ủy ban kỹ thuật Điện Quốc tế IF Intermediate Frequency Trung tần vKý hiệu Cách viết đầy đủ Ý nghĩa MPTS Multi Program Transport Stream Dòng truyền tải đa chương trình PCR Presentation Clock Reference Tham chiếu đồng hồ trình chiếu PES Packetized Elementary Stream Luồng cơ sở đã được đóng gói PID Packet Identifier Mã nhận dạng gói PS Program Stream Dòng chương trình PSI Program Specific Information Thông tin mô tả chương trình PSK Phase-Shift Key Khóa dịch pha RAM Random Access Memory Bộ nhớ truy nhập ngẫu nhiên RF Radio Frequency Tần số sóng vô tuyến SDL Simple DirectMedia Layer Thư viện lập trình giao diện SDTV Standard-Definition Television Truyền hình độ nét chuẩn SI Service Information Thông tin dịc vụ STB Set-Top-Box Bộ giải mã tín hiệu truyền hình số TS Transport Stream Dòng truyền tải TSP Transport Stream Packet Gói dữ liệu dòng truyền tải VLSI Very Large Scale Integration Vi mạch tích hợp mật độ rất cao VOD Video On Demand Truyền hình theo yêu cầu viDANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Tần số lấy mẫu tín hiệu Video. - 3 Bảng 1.2: Tỉ lệ lấy mẫu tín hiệu chói và tín hiệu màu. - 31 viiDANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Vị trí các điểm lấy mẫu theo hai tiêu chuẩn 4:2:2 và 4:2:0. - 5 Hình 1.2: Cấu trúc lấy mẫu quincux mành. - 6 Hình 1.3: Cấu trúc lấy mẫu quincux dòng. - 6 Hình 1.4: Quá trình chuyển đổi công nghệ từ truyền hình tương tự sang truyền hình số. - 7 Hình 1.5: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số. - 9 Hình 1.6: Sơ đồ khối hộp STB Hình 1.7: Sơ đồ khối phần phát của hệ thống DSS. - 15 Hình 1.8: Sơ đồ khối máy thu (phần xử lý tín hiệu Hình 1.9: Khung dữ liệu VSB Hình 1.10: Sơ đồ khối máy phát VSB. - 21 Hình 1.11: Sơ đồ khối máy thu VSB. - 22 Hình 1.12: Các dạng thức truyền dẫn DVB điển hình. - 23 Hình 2.1: Cấu trúc gói dữ liệu Hình 2.2: Hệ thống truyền tải MPEG-2. - 27 Hình 2.3: Cấu trúc gói PES. - 28 Hình 2.4: Định dạng dòng chương trình và dòng truyền tải từ dòng đóng gói PES. - 29 Hình 2.5: Cấu trúc gói truyền tải (Transport stream packet _TS) trong tiêu chuẩn MPEG-2. - 30 Hình 2.6: Định dạng dòng truyền tải MPEG-2. - 32 Hình 2.7: Dòng truyền tải đa chương trình. - 36 Hình 2.8: Mối quan hệ giữa các bảng PSI. - 38 Hình 2.9: Thông tin đồng hồ hệ thống PCR Hình 2.10: Cú pháp dòng bít MPEG Hình 2.11: Sự đồng bộ hoá thu phát. - 42 Hình 3.1: Minh họa một kiến trúc ứng dụng khởi tạo MHEG-5 điển hình. - 47 Hình 3.2: Kiến trúc phần mềm MHEG-5 điển hình. - 49 Hình 3.3: Kiến trúc phần mềm MHEG-6 điển hình. - 50 Hình 3.4: Kiến trúc chung về hệ thống phần cứng của STB có hỗ trợ MHP . - 52 Hình 3.5: Các thành phần phần mềm điển hình cho STB có hỗ trợ MHP. - 53 Hình 3.6: Sơ đồ mô tả vòng đời của Xlet. - 57 Hình 3.7: Các dịch vụ của MHP Hình 4.1: Sơ đồ tổng quan hệ thống. - 61 Hình 4.2: Sơ đồ tổng quan hệ thống Global DTV Middleware. - 64 Hình 4.3: Quá trình xử lý yêu cầu dò kênh tự động. - 66 Hình 4.4: Quá trình xử lý yêu cầu dò kênh bằng tay. - 67 Hình 4.5: Sơ đồ tuần tự thể hiện quá trình xử lý của khối EPG. - 74 Hình 4.7: Sơ đồ tuần tự xử lý yêu cầu dò kênh bằng tay của khối Tuning Control. - 75 Hình 4.8: Hệ thống ở chế độ xem TV thông thường. - 81 Hình 4.9: Màn hình chính khi người dùng chọn chức năng SI Hình 4.10: Quá trình dò kênh tự động. - 82 Hình 4.11: Nhập tần số để dò kênh bằng tay. - 82 Hình 4.12: Quá trình dò kênh bằng tay Hình 4.13: Khối EPG hiển thị lịch phát sóng chương trình. - 83 ixPHẦN MỞ ĐẦU Hệ thống truyền hình số ngày càng phổ biến và việc nghiên cứu các giải pháp để nâng cao chất lượng dịch vụ là cần thiết. - Đặc biệt trong thời đại công nghệ phát triển với tốc độ rất cao như hiện nay, đồng thời đời sống người dân ngày một nâng lên và nhu cầu thưởng thức chương trình truyền hình cũng ngày một phong phú. - Nội dung truyền hình đơn thuần như truyền thống chưa đủ sức đáp ứng nhu cầu người xem. - Vì thế các ứng dụng truyền hình đã ra đời và phát triển vô cùng mạnh mẽ như mua sắm trực tuyến, gửi mail, bầu chọn trực tuyến, trò chơi điện tử, xem video theo yêu cầu, thông tin thời tiết, tỷ giá,… Để đáp ứng nhu cầu phát triển đó, các đầu thu kỹ thuật số không chỉ đơn giản là giải mã và hiển thị nội dung video, audio nữa. - Thêm vào đó, các đầu thu còn phải đảm bảo cung cấp các chương trình ứng dụng hay có khả năng giải mã và chạy các ứng dụng được phát sóng cùng các chương trình truyền hình. - Lớp phần mềm trung gian đó chính là giải pháp Middleware cho hệ thống truyền hình số. - Trong luận văn này em xin trình bày quá trình nghiên cứu hệ thống truyền hình số, các giải pháp Middleware và từ đó mô phỏng một giải pháp Middeware cho hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T. - Luận văn trình bày chia làm bốn chương: ¾ Chương 1: Tổng quan về hệ thống truyền hình số ¾ Chương 2: Phương pháp đóng gói và truyền tải tín hiệu Video-Audio theo tiêu chuẩn MPEG-2 x¾ Chương 3: Giải pháp Middleware cho hệ thống truyền hình số ¾ Chương 4: Mô phỏng hệ thống middleware để dò kênh và hiển thị lịch chương trình cho hệ thống truyền hình số DVB-T Với bốn chương, luận văn trình bày từ lý thuyết tổng quan, giải pháp ứng dụng đến mô phỏng một giải pháp cụ thể. - Đề tài được thực hiện dựa trên sự nghiên cứu các tài liệu về truyền hình kỹ thuật số như: sách, báo, chuẩn truyền hình số do ISO/IEC, ETSI đã công bố,… và việc mô phỏng được thực hiện trên máy tính cá nhân. - Em xin chân thành cảm ơn! Học viên thực hiện Phạm Quang Triệu 1Chương 1: Tổng quan về hệ thống truyền hình số Ngay từ khi mới ra đời truyền hình đã chứng tỏ là một phương tiện thông tin đại chúng rất quan trọng trong đời sống kinh tế xã hội. - Truyền hình cung cấp tin tức về các sự kiện chính trị, văn hoá thể thao, thông tin kinh tế xã hội…từ khắp nơi trên thế giới đến từng cá nhân, từng giờ, từng phút. - Truyền hình là cầu nối quan trọng giữa con người với thế giới bên ngoài. - Cùng với sự ra đời của kỹ thuật số thì công nghệ truyền hình đã có một sự phát triển nhảy vọt về chất bằng việc số hoá tín hiệu truyền hình. - Công nghệ truyền hình số ra đời có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với truyền hình tương tự như: tính chống nhiễu cao, chất lượng âm thanh, hình ảnh tốt và đồng đều, dàn dựng được nhiều kỹ xảo phức tạp mà truyền hình tương tự không thể thực hiện được, có thể ghi nhiều hay lưu trữ trong thời gian dài không làm ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh. - Bên cạnh đó là sự phát triển của nghành công nghệ điện tử tin học nói chung cũng là một sự hỗ trợ đắc lực để truyền hình ngày càng hoàn thiện hơn, phục vụ tốt hơn cho nhu cầu ngày càng cao của con người trong xã hội hiện đại. - Có thể nói truyền hình số là tương lai của công nghệ truyền hình. - Sự chuyển đổi công nghệ sang truyền hình số [5] 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 nói trên (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. - Một số vấn đề trong biến đổi tín hiệu truyền hình 2Trong quá trình biến đổi tín hiệu truyền hình, có một số vấn đề chủ yếu được đặt ra: 1.1.1.1. - Lựa chọn độ phân giải cho một hình ảnh số Độ dài của dãy tín hiệu nhị phân biểu diễn một ảnh số là một trong những chỉ tiêu chất lượng của kỹ thuật số hoá tín hiệu truyền hình. - Lựa chọn tần số lấy mẫu Giá trị tần số lấy mẫu đương nhiên phản ánh độ phân tích của hình ảnh số. - Tần số lấy mẫu cần được xác định sao cho hình ảnh nhận được có chất lượng cao, tín hiệu truyền với tốc độ bít nhỏ và mạch thực hiện đơn giản. - Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn tần số và tỉ lệ giữa tần số lấy mẫu tín hiệu chói và tần số lấy mẫu tín hiệu hiệu màu (trong biến đổi tín hiệu video thành phần). - 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. - Thông thường: fsa= 3÷4 fsc Với : fsa : Tần số lấy mẫu fsc : Tần số sóng mang màu Nếu không thoả mãn điều này, sẽ xuất hiện thêm các thành phần tín hiệu phụ do liên hợp giữa fsa và fsc hoặc hài của fsc trong phổ tín hiệu lấy mẫu, đặc biệt thành phần tín hiệu (fsa- 2fsc) sẽ gây méo tín hiệu video tương tự được khôi phục lại từ tín hiệu số. - 3Méo điều chế chéo không xuất hiện nếu biến đổi tín hiệu video thành phần. - Do vậy, nếu biến đổi tín hiệu video thành phần, khái niệm tần số lấy mẫu là bội số nguyên lần tần số sóng mang màu là không cần thiết. - Có thể chọn tần số lấy mẫu cho tín hiệu tổng hợp như sau: Bảng 1.1: Tần số lấy mẫu tín hiệu Video fsa = 3fsc fsa= 4fsc PAL 13,3 MHz 17,7 MHz NTSC 10,7 MHz 14,3 MHz Theo các nghiên cứu cho thấy, sẽ có rất nhiều lợi ích nếu chọn tần số lấy mẫu là số nguyên lần tần số dòng: fsa= nfH. - Với tần số dòng của các hệ truyền hình hiện nay. - thì tần số f = 13,5 MHz là tần số duy nhất là bội số chung của tần số dòng cho cả hai hệ truyền hình. - Một điều vô cùng may mắn là : theo nghiên cứu của các tổ chức quốc tế, khi tần số lấy mẫu tới gần phạm vi 13 MHz, chất lượng ảnh khôi phục sẽ rất tốt, nếu tần số lấy mẫu giảm nhỏ hơn 13 MHz, chất lượng ảnh giảm đi rõ rệt. - Bởi vậy, tần số lấy mẫu fsa = 13,5 MHz là tần số được các tổ chức quốc tế thừa nhận hiện nay. - Về tỉ lệ giữa tần số lấy mẫu tín hiệu chói và tần số lấy mẫu tín hiệu hiệu màu, có một số tiêu chuẩn như sau: 4Bảng 1.2: Tỉ lệ lấy mẫu tín hiệu chói và tín hiệu màu Y CR CB Hai tổ hợp đầu không được sử dụng vì không có sự liên hệ với tần số dòng. - Có nghĩa là tần số lấy mẫu tín hiệu chói gấp hai lần tần số lấy mẫu các tín hiệu hiệu màu. - Trong tiêu chuẩn truyền hình số quốc tế Rec–601 do tổ chức ITU–R qui định, tỉ lệ tần số lấy mẫu là 4:2:2. - Đây cũng là cấu trúc sử dụng trong tiêu chuẩn truyền hình độ phân giải cao, màn hình rộng với tần số lấy mẫu tín hiệu chói là 18MHz. - 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 . - Cấu trúc này là cố định theo mành và ảnh, tần số lấy mẫu 5thoả mãn tiêu chuẩn Nyquish nên cần sử dụng tốc độ bít rất lớn. - Với các tỉ lệ lấy mẫu 4:2:2 và 4:2:0, vị trí các điểm lấy mẫu cho trên hình vẽ sau. - Lấy mẫu tín hiệu chói ○ Lấy mẫu tín hiệu G-Y ● Lấy mẫu tín hiệu B-Y Hình 1.1: Vị trí các điểm lấy mẫu theo hai tiêu chuẩn 4:2:2 và 4:2:0 Đối với tiêu chuẩn 4:2:2, trên một dòng tích cực. - Điểm đầu lấy mẫu toàn bộ 3 tín hiệu : tín hiệu chói và hai tín hiệu hiệu màu. - Điểm tiếp theo lấy mẫu tín hiệu chói, không lấy mẫu hai tín hiệu hiệu màu. - 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
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt