Chương 1 đã giới thiệu một cách khái quát về kỹ thuật truyền hình. Nhiều phương thức phát và thu khác nhau cho thấy sự đa dạng về cách tiếp cận các chương trình truyền hình đối với người xem. Đối với các nhà khai thác truyền hình thì có nhiều cách thức để truyền tải, cung cấp dịch vụ đến với khán giả, cùng với đó là có nhiều hình thức kinh doanh để thu lợi nhuận. Với sự phát triển của công nghệ số, các nhà cung cấp dịch vụ có thêm điều kiện truyền tải chương trình truyền hình phong phú hơn với hình ảnh, âm thanh có chất lượng cao.
Có thể nói, truyền hình số (Digital) là hướng phát triển chính và sẽ thay thế truyền hình tương tự (Analog) trong tương lai gần. Bên cạnh đó, nhu cầu sử dụng dịch vụ truyền hình ngày càng tăng và những yêu cầu về chất lượng từ phía khách hàng ngày càng cao đã thúc đẩy nhà cung cấp phải luôn cải tiến để nâng cao chất lượng dịch vụ của mình. Đối với lĩnh vực truyền hình trả tiền như truyền hình cáp, việc tìm hiểu rõ về các đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền hình số, đặc biệt là hệ thống DVB-C, là rất cần thiết và có ý nghĩa quyết định đến việc đánh giá, cải thiện chất lượng dịch vụ đối với nhà khai thác dịch vụ truyền hình, trong đó có trung tâm truyền hình cáp HTVC. Chương 2 sẽ giới thiệu tổng quan về hệ thống truyền hình số, các chuẩn truyền hình số đã được phát triển và chuẩn DVB được áp dụng tại Việt Nam.
Thực hiện: Phan Thanh Sang -8- Lớp: CH KTĐT K18 Luận văn thạc sỹ Chương 2 CHƯƠNG 2 .SỰ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA TRUYỀN HÌNH SỐ DVB 2.1 Tổng quan về truyền hình số Sự ra đời và phát triển của công nghệ truyền hình số đã theo kịp và đang đáp ứng được nhu cầu phát triển của xã hội. Những ưu điểm vượt trội của công nghệ số làm cho truyền hình phát triển vượt bậc. Công nghệ truyền hình số có thể truyền tải được nhiều kênh chương trình trên một sóng mang RF, tùy vào kỹ thuật xử lý tín hiệu. Điều này khác biệt với công nghệ tương tự, mỗi sóng mang chỉ tải một chương trình.
Từ đó, các đài truyền hình có thêm khả năng phân loại chương trình thành những nhóm kênh khác nhau trên nhiều lĩnh vực nhằm phục vụ nhiều đối tượng khán giả. Người xem có thêm nhiều sự chọn lựa chương trình truyền hình để thỏa mãn nhu cầu cập nhật thông tin, thưởng thức, và giải trí. Những ưu điểm vượt trội của truyền hình số đã thúc đẩy hầu hết các nước phát triển nhanh chóng vạch ra kế hoạch chuyển đổi từ phát sóng tương tự sang phát sóng kỹ thuật số. Ở nước ta, ngoài các đài truyền hình VTC, BTV và HTV, các Đài truyền hình địa phương khác cũng đã và đang dần chuyển việc sản xuất chương trình theo công nghệ tương tự sang công nghệ số cùng với sự phát triển của các kỹ thuật xử lý nén, mã hóa và điều chế tín hiệu đạt hiệu quả cao.
Đó là cơ sở tốt cho việc triển khai rộng khắp các hệ thống truyền hình số. Truyền hình số được hiểu là các hệ thống truyền hình làm việc với tín hiệu số, mà các tín hiệu này mang nội dung âm thanh và hình ảnh từ các bản tin gốc. Sau khi được điều chế, các tín hiệu số này hoàn toàn có thể phát trong các hệ thông vô tuyến hoặc hữu tuyến. Để thực hiện được điều này thì các hệ thống truyền hình số đòi hỏi một số chuẩn cho các đặc tính truyền dẫn.
Các nội dung này sẽ được phân tích trong các phần tiếp theo đây.1 Cơ bản về truyền hình số - Digital Television Truyền hình là phương tiện truyền thông có tính xác thực. Âm thanh và hình ảnh chúng ta nghe và thấy được trên máy thu hình (Ti-vi) gọi là tín hiệu Audio và Thực hiện: Phan Thanh Sang -9- Lớp: CH KTĐT K18 Luận văn thạc sỹ Chương 2 Video (A/V). Truyền hình số được phát triển trên cơ sở tín hiệu thu từ các thiết bị kỹ thuật số hay tín hiệu truyền hình tương tự được số hóa. Trong kỹ thuật truyền hình tương tự, tín hiệu âm thanh, hình ảnh được mô tả như sau.
Camera truyền hình cảm biến ánh sáng thu được theo 3 màu chính đỏ (R-Red), lục (G-Green), lam (B-Blue). Tín hiệu RGB được biến đổi thành dạng tín hiệu chói Y và các tín hiệu hiệu số màu I, Q đối với hệ màu NTSC (National Television Standard Committee) hay U, V đối với hệ màu PAL (Phase Alternating Line) cùng với thông tin đồng bộ. Thông tin màu I, Q, thường gọi là thông tin màu C, chiếm ít băng thông hơn tín hiệu chói Y. Băng thông tín hiệu màu C trong phạm vi từ 0.
Tín hiệu màu được điều chế vào sóng mang, còn gọi là sóng mang màu tại tần số 3.58MHz cho hệ NTSC và 4.43MHz cho hệ PAL [15]. sóng mang màu Tần số MHZ) Tần số MHZ) Băng thông tín hiệu Y - I,Q (NTSC) Phổ tổng hợp - Composite (NTSC) sóng mang màu Tần số MHZ) Tần số MHZ) Băng thông tín hiệu Y - U, V (PAL) Phổ tổng hợp - Composite (PAL) Hình 2.1: Băng thông tín hiệu Video tổng hợp (Composite) Hình 2.1 mô tả sự chuyển đổi thành băng thông tín hiệu Video tổng hợp, còn gọi là tín hiệu Video Composite. Ngoài Video, tín hiệu Audio trong dải âm tần 50Hz ÷ 20KHz cũng được điều chế vào sóng mang tại tần số 5.5MHz cho hệ tiếng B/G hay 6.5MHz cho hệ tiếng D/K. Hiện nay, các đài truyền hình Việt Nam đều phát theo chuẩn PAL_D/K.
Một số mạng truyền hình cáp phát theo hệ PAL_B/G cho hệ thống truyền hình tương tự, như mô tả trên Hình 2. Như vậy, để đảm bảo không bị nhiễu xuyên lẫn giữa các kênh cần có khoảng cách băng thông lớn hơn phổ tần dải nền tín hiệu A/V, theo tiêu chuẩn châu Âu là 7 hay 8MHz. Thực hiện: Phan Thanh Sang - 10 - Lớp: CH KTĐT K18 Luận văn thạc sỹ Chương 2 Hình 2.2: Phổ tần tín hiệu PAL_B/G Truyền hình số ra đời như là một sự tiến triển tự nhiên của truyền hình tương tự [1]. Trước đây, các giai đoạn tạo tín hiệu A/V, điều chế, khuếch đại, và phát sóng, cấu thành nên tín hiệu truyền hình phát đến người xem đều là xử lý tín hiệu tương tự.
Trong truyền hình số, tín hiệu A/V dải nền tương tự được số hóa (Digitization) để tương thích với các quá trình xử lý tín hiệu số.3 mô tả một cách tổng quan hệ thống truyền hình số phát quảng bá.3: Tổng quan hệ thống truyền hình số phát quảng bá Các bước số hóa và xử lý tín hiệu được thực hiện theo từng qui trình. Trước tiên là lấy mẫu tín hiệu để tạo ra các điểm ảnh. Sau đó, lượng tử hóa tín hiệu đã lấy mẫu để xác định giá trị mẫu tín hiệu và biểu diễn dưới dạng số nhị phân. Chuỗi dữ liệu số nhị phân mang thông tin tín hiệu A/V sẽ được “nén” (mã hóa nguồn) nhằm tạo ra luồng truyền có tốc độ bit thích hợp để đạt hiệu quả tốt trong việc sử dụng băng thông.
Tiếp theo là quá trình đa hợp nguồn dữ liệu nhằm tạo ra luồng dữ liệu chính từ các nguồn dữ liệu mang thông tin khác nhau, và bổ sung thông tin cộng thêm giúp cho phía thu có thể tách ra, đồng bộ hình ảnh và âm thanh, lựa chọn dữ liệu thông tin. Thêm vào Thực hiện: Phan Thanh Sang - 11 - Lớp: CH KTĐT K18 Luận văn thạc sỹ Chương 2 đó, quá trình mã hóa kênh FEC (Forward Error Correct) nhằm đảm bảo luồng truyền có tỉ lệ bit lỗi BER (Bit Error Rate) thấp, đạt hiệu suất cao. Sau cùng, hệ thống điều chế tín hiệu số tạo ra luồng truyền tải tín hiệu truyền hình đến người xem. Tùy vào phương thức truyền dẫn khác nhau, qua vệ tinh (Satellite), truyền dẫn mặt đất (Terrestrial), hay trên cáp (Cable), sẽ sử dụng phương thức điều chế khác nhau.
Kỹ thuật điều chế là đặc trưng chủ yếu của một tiêu chuẩn truyền hình số nói chung. Có hai phương thức điều chế tổng quát là điều chế đơn sóng mang SCM (Single Carrier Modulation) và điều chế đa sóng mang MCM (Multiple Carrier Modulation). Mỗi phương thức điều chế có sự tác động khác nhau đến tín hiệu kênh thông tin, sử dụng cách thức mã hóa riêng biệt. Đối với dạng SCM, có hai phương pháp điều chế tín hiệu chủ yếu được sử dụng là QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) cho truyền hình số vệ tinh và QAM (Quadrature Amplitude Modulation) cho truyền hình số trên cáp.
Phương thức MCM với phương pháp điều chế tiêu biểu là ứng dụng kỹ thuật OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) trong điều chế tín hiệu truyền hình số mặt đất. Các phương pháp này được mô tả cụ thể ở Chương 3. Như thể hiện trên hình 2.3, phần trung gian gọi là “Middleware” [1] là lớp phần mềm, hay nền chương trình lập trình, liên kết hệ thống và các ứng dụng của hệ thống nhằm cho phép các dịch vụ tương tác trong truyền hình số. Đây là nét khác biệt vượt trội của hệ thống truyền hình số.4 mô tả cấu trúc cơ bản các thành phần của “Middleware”.4: Cấu trúc cơ bản các thành phần của Middleware Ở cấp độ cơ bản nhất, Middleware có phần mềm truy cập đến luồng truyền Video, Audio và dữ liệu, định tuyến chúng đến các bộ phận truy xuất hay lưu trữ.
Middleware thu thập thông tin từ phía người xem thông qua phụ kiện điều khiển từ xa Thực hiện: Phan Thanh Sang - 12 - Lớp: CH KTĐT K18 Luận văn thạc sỹ Chương 2 hay bàn phím và gửi thông tin ra màn hình, loa. Ví dụ, khi cài đặt đầu thu truyền hình số để thu và xem chương trình, người xem cần phải nhập các thông số cần thiết theo các giao diện hiện trên màn hình Ti-vi. Tài nguyên của phần trung gian có các thành phần như bo mạch chủ, bộ vi xử lý, hệ thống phụ, hệ thống hoạt động theo thời gian thực. Các thành phần này thay đổi khác nhau tùy vào nhà sản xuất thiết bị.
“Middleware” đóng vai trò cung cấp các ứng dụng trên cơ sở tài nguyên có được và quản lý các ứng dụng này. Lớp giao diện các chương trình ứng dụng API (Application Programming Interface) cung cấp các dịch vụ liên hợp với các ứng dụng. Trong thực tế, có nhiều API thực thi trên các giao diện khác nhau như: giao diện thông tin luồng truyền Audio, Video, giao diện nhập lệnh và thực hiện (dò chương trình, sắp xếp chương trình), và giao diện thông tin tài nguyên phần cứng. Việc thực thi các dịch vụ tương tác được thực hiện thông qua các trình ứng dụng dưới dạng phần mềm chạy trên một hay nhiều bộ phận phần cứng.