I. Tổng Quan Truyền Hình Số DVB Định Nghĩa và Ưu Điểm
Truyền hình đã trở thành nhu cầu thiết yếu, mang đến tin tức, giải trí và dịch vụ thông tin tương tác. Sự phát triển của khoa học công nghệ, đặc biệt là công nghệ thông tin, đã tạo ra thay đổi lớn trong lĩnh vực truyền hình. Công nghệ truyền hình đã chuyển sang một bước phát triển mới: chuyển đổi từ công nghệ truyền hình tương tự sang công nghệ truyền hình số. Quá trình này không chỉ xảy ra trong sản xuất chương trình mà còn trong truyền dẫn và phát sóng. Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng đã bắt đầu một kỷ nguyên mới: kỷ nguyên của Digital Video, Digital Television. Truyền hình tương tự ngày càng ít được nhắc tới và nhường đường cho truyền hình kỹ thuật số. Từ thập kỷ 80, các nước phát triển đã nghiên cứu, triển khai thử nghiệm truyền dẫn và phát sóng truyền hình số qua vệ tinh, qua cáp và mạng phát sóng mặt đất.
1.1. Lịch Sử Phát Triển Truyền Hình Số và Các Tiêu Chuẩn
Lịch sử phát triển truyền hình từ đen trắng đến màu NTSC, PAL, SECAM đã tạo bước ngoặt lớn. Ba hệ màu này đều sử dụng tín hiệu thành phần (Y, R-Y, B-Y). Sự khác biệt cơ bản là phương pháp điều chế và ghép kênh tín hiệu màu với tín hiệu chói. Do phát triển nhanh chóng của công nghệ điện tử, video số, truyền hình số đã hoàn toàn khả thi và trở thành hiện thực. Số hóa tín hiệu truyền hình không chỉ là biến đổi tín hiệu tương tự sang số mà còn là xử lý tín hiệu để giảm thông tin không cần thiết, đảm bảo tín hiệu số có thể truyền được trên băng tần của truyền hình tương tự.
1.2. Ưu Điểm Vượt Trội của Truyền Hình Số So Với Tương Tự
So với hệ thống truyền hình tương tự, truyền hình số có nhiều ưu điểm nổi bật. Tín hiệu số ít nhạy cảm với méo dạng trên đường truyền. Khả năng tái tạo, không suy hao chất lượng khi truyền dẫn và lưu trữ. Tính linh hoạt, mềm dẻo trong quá trình xử lý tín hiệu. Hiệu quả sử dụng băng tần cao khi truyền dẫn tín hiệu nén. Khả năng phân cấp chương trình khi sử dụng hệ truyền hình số mặt đất DVB-T hay ISDB-T. Khả năng truyền dẫn tín hiệu độ phân giải cao (HDTV) trong băng tần 8MHz. Khả năng kết hợp với nhiều dịch vụ thông tin khác nhau. Công nghệ truyền hình số có những khả năng mà truyền hình tương tự không thể thực hiện được.
II. Cách Tạo Dòng MPEG 2 Cấu Trúc và Ứng Dụng Thực Tế
Thiết bị truyền hình số dùng trong truyền chương trình truyền hình là thiết bị nhiều kênh, ngoài thiết bị truyền hình còn có các thông tin kèm theo là các kênh âm thanh và các thông tin phụ như tín hiệu điện báo thời gian chuẩn, tần số kiểm tra hình ảnh tĩnh. Tất cả các tín hiệu này được ghép vào các khoảng trống của đường truyền nhờ bộ ghép kênh . Truyền tín hiệu truyền hình số được thực hiện khi có sự tương quan giữa các kênh tín hiệu. Thông tin đồng bộ sẽ được truyền đi để đồng bộ các tín hiệu đó. Để kiểm tra về tình trạng của thiết bị truyền hình số sử dụng các hệ thống đo kiểm tra tương tự như hệ thống truyển hình tương tự thông qua đo kiểm tra tín hiệu chuẩn.
2.1. Đặc Điểm Quan Trọng Của Tín Hiệu Truyền Hình
Tín hiệu số ít nhạy cảm với méo dạng trên đường truyền. Khả năng tái tạo, không suy hao chất lượng khi truyền dẫn và lưu trữ tín hiệu. Tính linh hoạt đa dạng trong quá trình xử lý tín hiệu. Hiệu quả sử dụng băng tần cao khi truyền dẫn tín hiệu truyền hình số có nén. Khả năng phân cấp chương trình khi sử dụng hệ truyền hình số mặt đất DVB-T hay ISDB-T. Khả năng truyền dẫn tín hiệu truyền hình có độ phân giải cao trên 1 kênh truyền hình tương tự. Khả năng kết hợp với nhiều dịch vụ thông tin khác nhau. Công nghệ truyền hình số có những khả năng không thể thực hiện được trong truyền hình tương tự.
2.2. Phương Pháp Chuyển Đổi Số Tín Hiệu Video Composite Component
Đối với tín hiệu video tổng hợp (NTSC hay PAL) tần số lấy mẫu tín hiệu Video được lấy bằng 4 lần tần số sóng mang tín hiệu màu. Theo tiêu chuẩn Nyquist tần số lấy mẫu phải lớn hơn hoặc bằng 2 lần so với tần số cực đại của tín hiệu. Trong thực tế khi chuyển đổi A/D đối với tín hiệu video tổng hợp, qua nhiều lần thử nghiệm đã chứng tỏ rằng việc lấy mẫu với tần số có giá trị bằng n f SC là có hiệu quả hơn cả. Đối với tín hiệu truyền hình màu hệ PAL có tần số lấy mẫu được lựa chọn là 4f SC = 17,734475 MHz. Đối với tín hiệu hệ màu NTSC có tần số lấy mẫu là 4f SC = 14,32818 MHz.
III. Tổng Quan Truyền Hình Số Mặt Đất DVB T Cách Hoạt Động
Truyền hình Việt Nam trong quá trình số hóa phải chọn cho mình một lộ trình thích hợp phù hợp với hoàn cảnh đất nước và kế thừa thành tựu của công nghệ truyền hình số trên thế giới. Do vậy trong khoảng hơn 10 năm trở lại đây Truyền hình Việt Nam đã tập trung tìm hiểu, so sánh các ưu nhược điểm của các hệ thống truyền hình số trên thế giới và sau nhiều hội nghị khoa học chúng ta đã chọn tiêu chuẩn DVB là chuẩn truyền hình số duy nhất được sử dụng ở Việt Nam vào năm 2001. Ở thời điểm đó chuẩn DVB sử dụng tín hiệu truyền hình số được nén theo chuẩn MPEG-2. Từ đó đến nay Truyền hình Việt Nam đã tăng cường đầu tư các trang thiết bị theo chuẩn DVB MPEG-2 nhằm từng bước số hóa ngành công nghệ truyền hình trong nước.
3.1. Đặc Điểm Tiêu Chuẩn DVB T Mã Hóa và Cấu Trúc Khung OFDM
Tín hiệu Video có đặc trưng riêng, nên ngoài việc thỏa mãn định lý lấy mẫu Nyquist, qua trình lấy mẫu còn phải tuân theo cấu trúc lấy mẫu, tính tương thích giữc các hệ thống . Cã nhiÒu chuÈn l¸y mÉu tÝn hiÖu Video thµnh phÇn sè, ®iÓm kh¸c nhau chñ yÕu ë tû lÖ gi÷a tÇn sè lÊy mÉy vµ ph¬ng ph¸p lÊy mÉu tÝn hiÖu chãi vµ tÝn hiÖu mµu. Trong ®ã bao gåm: Tiªu chuÈn 4:4:4; 4:2:2; 4:2:0; 4:1:1. C¸c ®Þnh d¹ng sè video cã nÐn chØ lÊy mÉu cho c¸ dßng tÝch cùc cña tÝn hiÖu Video
3.2. Chất Lượng Đường Truyền Tiêu Chuẩn DVB T Yếu Tố Quyết Định
Trong c¸c tiªu chuÈn ®ã, thêng ®îc sö dông trong thiÕt bÞ Studio lµ 4:2:2 vµ trong c¸c thiÕt bÞ truyÒn dÉn ph¸t sãng lµ 4:2:0. §Þnh d¹ng tÝn hiÖu Video sè CCIR- 601 4:2:2. TÝn hiÖu Video sè CCIR-601 4:2:2 lµ tÝn hiÖu Video sè thµnh phÇn phï hîp víi 2 hÖ quÐt 525/60 hay 650/50 dïng trong ph¸t sãng. C¸c th«ng sè lÊy mÉu: LÊy mÉu trùc giao 4:2:2 (4 mÉu Y : 2 mÉu C r : 2 mÉu C b) ®iÓm ®Çu lÊy mÉu c¶ Y,C r ,Cb , ®iÓm kÕ tiÕp chØ lÊy mÉu Y(Khi gi¶i m· tÝn hiÖu mµu cña ®iÓm nµy ®îc suy ra tõ ®iÓm tríc ®ã).
IV. Phân Tích Truyền Hình Số Qua Vệ Tinh DVB S Hiện Nay
Trong những năm đầu việc số hóa được thực hiện ở khâu sản xuất các chương trình truyền hình, đến nay đang số hóa dần công đoạn truyền dẫn và phát sóng tín hiệu truyền hình. Hiện nay toàn bộ hệ thống truyền hình số ở Việt Nam đều sử dụng chuẩn nén MPEG-2 của DVB. Trong khi hiện nay trên thế giới đã phát triển nhiều công nghệ mới như nén Video MPEG-4 có khả năng giảm được tốc độ bit xuống thấp hơn mà chất lượng hình ảnh không đổi. Tuy nhiên các sản phẩm thương mại của công nghệ mới này chưa phổ biến hơn nữa số lượng thiết bị đầu tư theo chuẩn MPEG-2 tại Việt Nam là rất lớn và sẽ tiếp tục phát triển trong một thời gian dài nữa.
4.1. Tiêu Chuẩn DVB S EN 300421 Mã Hóa Kênh Truyền và Chất Lượng
Trong các tiêu chuẩn đó, thường được sử dụng trong thiết bị Studio là 4:2:2 và trong các thiết bị truyền dẫn phát sóng là 4:2:0. Định dạng tín hiệu Video số CCIR- 601 4:2:2. Tín hiệu Video số CCIR-601 4:2:2 là tín hiệu Video số thành phần phù hợp với 2 hệ quét 525/60 hay 650/50 dùng trong phát sóng. Các thông số lấy mẫu: Lấy mẫu trực giao 4:2:2 (4 mẫu Y : 2 mẫu Cr : 2 mẫu Cb) điểm đầu lấy mẫu cả Y,Cr ,Cb , điểm kế tiếp chỉ lấy mẫu Y(Khi giải mã tín hiệu màu của điểm này được suy ra từ điểm trước đó).
4.2. Tính Toán Chất Lượng Đường Truyền Trong DVB S Các Yếu Tố
Dßng sè liÖu Video sè ®îc ghÐp tõ tÝn hiÖu chói vµ c¸c tÝn hiÖu mµu nªn dßng sè liÖu nµy cã tèc ®é lín gÊp 2 lÇn tèc ®é lÊy mÉu tÝn hiÖu chói Y hay gÊp 4 lÇn tèc ®é lÊy mÉu tÝn hiÖu mÇu C r hay Cb . Do ®ã c¸c ®ång hå kªnh cã tÇn sè gÊp 2 lÇn tÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu chói Y tøc lµ : 13,5 x 2 = 27 MHz.
V. Tìm Hiểu Truyền Hình Số Qua Cáp DVB C Tại Việt Nam
Trong tÊt c¶ c¸c lo¹i tÝn hiÖu th× tÝn hiÖu truyÒn h×nh lµ chiÕm d¶i tÇn lín nhÊt cho mét kªnh th«ng tin VÝ dô nh dßng bit d¹ng thøc video ITU- R 601 4:2:2 víi møc lîng tö ho¸ 10 bit cã tèc ®é lµ 270 Mbit/s ( trêng hîp sè ho¸ c¶ c¸c dßng kh«ng tÝch cùc), nh vËy d¶i phæ cÇn thiÕt ®Ó truyÒn tÝn hiÖu nµy kh«ng díi (3/4)x270 = 180 MHz d¶i phæ nµy lµ phi thùc tÕ do vËy nÐn tÝn hiÖu Video lµ kh«ng thÓ thiÕu trong truyÒn h×nh sè.
5.1. Tiêu Chuẩn DVB C EN 300 429 Đặc Điểm và Ứng Dụng
Việc nén tín hiệu Video trước hết là loại bỏ các tín hiệu dư thừa trong dòng bit Video: độ dư thừa về khả năng cảm nhận hình ảnh của thị giác của con người, độ dư thừa về mặt không gian (các điểm ảnh kế cận nhau trong một ảnh thường có giá trị gần giống nhau), độ dư thừa về thời gian (các ảnh kế cận trong một chuỗi ảnh thường giống nhau), độ dư thừa bit xét về mặt xác suất thống kê. Đó là các nén không suy hao, không làm thay đổi cảm nhận của mắt đối với hình ảnh trước và sau khi nén (Lossless compression).
5.2. Các Tiêu Chuẩn Khác Liên Quan Đến DVB C
Để tăng cường tỷ số nén, người ta sẽ loại bỏ các thông tin ít quan trọng và chấp nhận một mức suy giảm chất lượng nhất định đó là các kỹ thuật nén có suy hao. Tiêu chuẩn JPEG ra đời khoảng những năm 1980 (Join Photographic Expert Group): là một tiêu chuẩn dùng để nén các ảnh tĩnh (ảnh màu và đen trắng) dùng để lưu trữ và sử dụng trong một số lĩnh vực như Fax màu, truyền ảnh báo chí, ảnh cho y học, camera số.
VI. Xu Hướng Phát Triển Dịch Vụ DVB Tại Việt Nam Tương Lai
Từ chuẩn JPEG người ta còn đưa ra chuẩn M-JPEG chỉ sử dụng trong khâu xản xuất chương trình và hậu kỳ, không dùng đùoc cho phát sóng vì tốc độ bít còn cao. Tiêu chuẩn MPEG (Motion Picture Expert Group): tiêu chuẩn MPEG do nhóm chuyên gia về ảnh động nghiên cứu và đề xuất với mục đích nén tín hiệu Video và Audio. Trong MPEG gồm các chuẩn sau: Chuẩn MPEG-1: Tiêu chuẩn nén ảnh động có kích thước 320x240 và tốc độ bít còn từ 1- 1, 5 Mbit/s dùng cho ghi hình trên băng từ và đĩa quang (CD), đồng thời truyền dẫn trong các mạng, như mạng máy tính.
6.1. Triển Vọng Của Truyền Hình Số DVB Trong Nước Cơ Hội và Thách Thức
Chuẩn MPEG-2: Là tiêu chuẩn nén được sử dụng cho các ứng dụng cao hơn với tốc độ bít còn ≤10 Mbit/s để truyền tín hiệu truyền hình số thông thường. Là tiêu chuẩn tiếp theo của MPEG -1 nhằm vào các ứng dụng cho các chương trình truyền hình trong hệ thống truyền hình số mặt đất, cáp và vệ tinh. Chuẩn MPEG-3: Là tiêu chuẩn nén tín hiệu số xuống còn≤ 50 Mbit/s để truyền tín hiệu truyền hình số có độ phân giải cao. Năm 1992 MPEG -3 được kết hợp với MPEG- 2 dùng cho truyền hình thông thường và truyền hình độ phân giải cao gọi chung là MPEG-2.
6.2. Ứng Dụng Các Dịch Vụ DVB Tiên Tiến Bài Học Kinh Nghiệm
Chuẩn MPEG- 4: Chuẩn này cho phép nén ảnh Video với ít khung hình và yêu cầu làm tươi chậm nên tốc độ dữ liệu còn rất...' Nội dung còn thiếu để hoàn thiện câu.
