ch¬ng iect.ictu.edu.vn/attachments/article/215/ky thuat truyen... · web viewcïng trong thêi...

Lêi më ®Çu

Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, ngµnh c«ng nghiÖp truyÒn h×nh ®· cã nh÷ng thµnh tùu to lín víi nh÷ng tiÕn bé vît bËc: ®ã lµ qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi tõ c«ng nghÖ analog sang c«ng nghÖ digital tõ çc kh©u trong c«ng ®o¹n s¶n xuÊt ch¬ng tr×nh, truyÒn dÉn tÝn hiÖu (b»ng çc hÖ thèng vi ba, vÖ tinh), cho ®Õn c«ng ®o¹n ph¸t sãng qu¶ng b¸.

Cïng víi xu thÕ ph¸t triÓn cña ngµnh c«ng nghiÖp truyÒn h×nh trªn thÕ giíi, trong nh÷ng n¨m 1997 ®Õn n¨m 1998, §µi truyÒn h×nh ViÖt Nam ®· ®i s©u nghiªn cøu vµ øng dông çc c«ng ®o¹n s¶n xuÊt ch¬ng tr×nh, ph¸t sãng c«ng nghÖ sè qua vÖ tinh (ch¬ng tr×nh VTV3). Cïng trong thêi gian ®ã hÖ thèng truyÒn h×nh sè mÆt ®Êt ®ang trong giai ®o¹n nghiªn cøu, thö nghiÖm ®Ó chän ra tiªu chuÈn phï hîp víi hÖ thèng truyÒn h×nh cña ViÖt Nam.

§Õn n¨m 2001, §µi truyÒn h×nh ViÖt Nam ®· chÝnh thøc chän tiªu chuÈn ph¸t sãng sè mÆt ®Êt theo tiªu chuÈn Ch©u ¢u (DVB-T), vµ còng tõ thêi ®iÓm nµy §µi truyÒn h×nh ViÖt Nam sÏ cã mét qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi tõ m¸y ph¸t h×nh tu¬ng tù sang m¸y ph¸t h×nh sè, hoÆc lµ thay thÕ dÇn b»ng m¸y ph¸t h×nh sè.

Víi sù ph¸t triÓn nh vò b·o cña truyÒn h×nh kü thuËt sè nh vËy, nhng vÉn cßn nhiÒu vÊn ®Ò ®Æt ra trong qu¸ tr×nh sè ho¸.

Víi tham väng lµ cung cÊp nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n nhÊt vÒ c«ng nghÖ truyÒn h×nh (c¶ t¬ng tù vµ sè) cho sinh viªn ngµnh §TVT ( vµ c¶ nhng ngêi yªu thÝch c«ng nghÖ truyÒn h×nh). Gi¸o tr×nh sÏ lµ nÒn t¶ng kiÕn thøc ®Ó sinh viªn tiÕp

1

cËn vµ gi¶i quyÕt nh÷ng vÊn ®Ò ®Æt ra trong “c«ng cuéc sè ho¸” truyÒn h×nh.

PhÇn I C¬ së kü thuËt truyÒn h×nh

Ch¬ng IM¸y thu h×nh ®en tr¾ng

1-1. ¸nh s¸ng vµ mµu s¾c1.1.1 - ¸nh s¸ng vµ sãng ®iÖn tõ

¸nh s¸ng vµ sãng ®iÖn tõ cã nhiÒu tÝnh chÊt gièng nhau nªn nã ®îc mang tªn chung lµ bøc x¹ ®iÖn tõ.

C¸c bøc x¹ ®iÖn tõ cã d¶i tÇn réng, tõ vµi chôc hez(Hz) ®Õn vµi GHz d¶i tÇn ®ã ®îc gäi lµ phæ ®iÖn tõ.

¸nh s¸ng thÊy ®îc chØ chiÕm mét phÇn rÊt nhá tõ 3,8.1014Hz ®Õn 7,8.1014 Hz t¬ng øng víi bíc sãng tõ 780nm ®Õn 380 nm.

tèc ®é ¸nh s¸ng 300.000 km/sf: tÇn sè sãng ®iÖn tõ (hz)Ta cã phæ cña sãng ®iÖn tõ vµ ¸nh s¸ng thÊy ®îc.

F(hz) 105 1014 1016

(m) 3000m 3m 30nm 0,3nm

Sãng radio

Hång ngo¹i Cùc tÝm Tia X Tia

2

760 nm §á Cam Vµng Lôc Lam Chµm TÝm 380n

m

øng víi mçi mét mµu s¾c sÏ cã mét bíc sãng kh¸c nhau nh vËy sÏ cã mét tÇn sè kh¸c nhau.

¸nh s¸ng tr¾ng lµ mét d¹ng cña sãng ®iÖn tõ, ®îc tæng hîp tõ c¸c mµu s¾c kh¸c nhau mçi mµu cã mét bíc sãng riªng biÖt gäi lµ ¸nh s¸ng ®¬n s¾c.

TruyÒn h×nh ®en tr¾ng chØ lµ truyÒn h×nh ®¬n s¾c, kh«ng ph¶i lµ truyÒn h×nh mµu v× ®en tr¾ng chØ cã th«ng tin vÒ ®é s¸ng tèi cña h×nh ¶nh, nh÷ng th«ng tin nµy thay ®æi tõ tèi (®en) ®Õn s¸ng (tr¾ng).

§Æc tÝnh cña m¾t ngêi M¾t ngêi kh«ng ph¶i nh¹y c¶m víi tÊt c¶ c¸c mµu lµ nh nhau, mµ øng víi mçi mµu s¾c nã sÏ cã mét ®é nh¹y kh¸c nhau, h×nh (1. 2) díi ®©y sÏ minh ho¹ ®iÒu ®ã.Qua h×nh vÏ ta thÊy: m¾t ngêi nh¹y c¶m nhÊt ®èi víi mµu xanh l¸ c©y lµ mµu cã bíc sãng 550 Nm. Vµ ®é nh¹y c¶m gi¶m dÇn ë mµu cã bíc sãng 400Nm vµ bíc sãng 700Nm

3

H×nh 1. 1

400 450 500 550 600 650 700

§é nhËy

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2Violet .................................................Red

H×nh 1. 2

§é nh¹y t¬ng ph¶n - Contrast

Trong ®ã Lmax lµ cêng ®é chãi lín nhÊt cña chi tiÕt ¶nh

Lmin lµ cêng ®é chãi nhá nhÊt cña chi tiÕt ¶nh§é nh¹y s¸ng:§é chªnh lÖch tèi thiÓu vÒ ®é chãi gi÷a 2 chi tiÕt ¶nh mµ m¾t cã thÓ ph©n tÝch ®îc.L = L0-Ln trong ®ã L0 lµ ®é chãi cña chi tiÕt ¶nh

Ln ®é chãi cña nÒn

§é nh¹y t¬ng ph¶n:

Kh¶ n¨ng ph©n gi¶i cña m¾t:Lµ kh¶ n¨ng m¾t cã thÓ ph©n biÖt ®îc 2 chi tiÕt A vµ B khi rót gÇn kho¶ng çch gi÷a chóng mµ khi rót ng¾n n÷a th× m¾t kh«ng ph©n biÖt ®îc hai chi tiÕt Avµ B nµy n÷a.Gãc nh×n nhá nhÊt:Lµ gãc nhá nhÊt mµ m¾t ngêi cã thÓ ph©n biÖt ®îc hai chi tiÕt A vµ B. Thùc tÕ gãc nh×n nhá nhÊt lµ tõ 1 phót ®Õn 1,3 phót.Qu¸n tÝnh cña m¾t Khi ta nh×n mét vËt nÕu vËt ®ã ®ét ngét mÊt ®i th× h×nh ¶nh ®ã trong m¾t cha mÊt ®i ngay mµ cßn lu l¹i trªn vâng m¹c kho¶ng 1s, hiÖn tîng ®ã gäi lµ hiÖn tîng lu ¶nh trªn vâng m¹c. Nhê vËy mµ cã thÓ truyÒn h×nh ¶nh ®Õn m¾t mét çch kh«ng liªn tôc nhng m¾t vÉn cho lµ liªn tôc.1.1.2 - Mµu s¾ca. Kh¸i niÖm vÒ mµu s¾c:Mµu s¾c lµ nh÷ng sãng ®iÖn tõ mµ m¾t thêng cã thÓ ph©n biÖt ®îc.b. Çc th«ng sè ®Æc trng cho mµu s¾c:

§é chãi S¾c th¸i- c¶m gi¸c chñ quan cña m¾t vµ ®îc ®Æc trng

bëi bíc sãng.

4

§é b·o hoµ mµu: Møc ®é ¸nh s¸ng tr¾ng lÉn vµo ¸nh s¸ng ®¬n s¾c.

1.1.3 - Lý thuyÕt mµua. CÊu tróc cña hÖ thèng thÞ gi¸c.

Vâng m¹c chøa çc phÇn tö thô c¶m nèi liÒn víi b¸n cÇu n·o b»ng d©y thÇn kinh thÞ gi¸c.T©m vâng m¹c cã chøa çc tÕ bµo h×nh que (kho¶ng 150.000.000 tÕ bµo) vµ çc tÕ bµo h×nh nãn vµ chØ cã tÕ bµo h×nh nãn lµ c¶m nhËn ®îc mµu s¾c vµ cã kho¶ng 6,5 triÖu tÕ bµo h×nh nãn tËp trung ë hoµng ®iÓm vµ çc vïng l©n cËn.b. Kh¶ n¨ng thÝch øng cña m¾t víi mµu s¾cM¾t chØ ph©n biÖt ®îc mµu s¾c tèt nhÊt khi ¶nh ë ngay tríc m¾t.M¾t kh«ng thÓ c¶m nhËn ®ång thêi nhiÒu chi tiÕt vµ mµu s¾c tinh vi.c. Lý thuyÕt 3 mµu.NÕu ta céng ®ñ çc mµu: ®á , cam, vµng, lôc, lam, trµm, tÝm víi cïng mét n¨ng lîng nh nhau th× ta sÏ ®îc ¸nh s¸ng tr¾ng. Nh-ng theo thuyÕt 3 mµu vÒ thÞ gi¸c th× tÊt c¶ çc mµu ®Òu t¹o

5

Thuû tinh dÞch

Vânh m¹c

Hoµng®iÓm

ThÇn kinh thÞ gi¸cThÊu

kÝnh

Gi¸c m¹c

Mèng m¾t

H×nh 1. 3

thµnh tõ 3 mµu c¬ b¶n lµ red (R), green (G), blue (B) vµ ®îc gäi lµ 3 mµu c¬ b¶n.d. Ph¬ng ph¸p trén mµu

H×nh 1. 4 biÓu diÔn sù pha trén mµu. §Ó h×nh thµnh mµu tr¾ng ta cã thÓ pha trén ba mµu lµ

R,B,G.Khi trén mµu ®á víi mµu xanh d¬ng ta ®îc mµu vµng.Khi trén mµu ®á víi mµu xanh d¬ng ta ®îc mµu ®á thÉm,

cßn gäi lµ mµu Violet.Khi trén hai mµu xanh d¬ng vµ mµu xanh lôc ta ®îc mµu

xanh l¸ m¹ cßn gäi lµ mµu xanh da trêi (Cyance).1-2. Nguyªn lý truyÒn h×nh ¶nh trong truyÒn h×nh mµu.

1.2.1 - Nguyªn lý truyÒn h×nh ¶nh§Ó truyÒn ®îc mét bøc ¶nh tõ m¸y ph¸t ®Õn m¸y thu ngêi ta ph¶i thùc hiÖn theo nguyªn t¾c sau:- Chia bøc ¶nh thµnh nhiÒu phÇn tö ¶nh (®iÓm ¶nh: point picture vµ cã kho¶ng 500 ngh×n phÇn tö , hay lµ 500 ngh×n ®iÓm ¶nh) cã biªn ®é chãi trung b×nh cña tõng phÇn tö ¶nh thµnh c¸c tÝn hiÖu ®iÖn t¬ng øng. - TruyÒn lÇn lît th«ng tin vÒ ®é chãi trung b×nh cña tõng phÇn tö ¶nh tõ m¸y ph¸t ®Õn m¸y thu.- ë m¸y ph¸t ph¶i cã qu¸ tr×nh ph©n tÝch ¶nh. Ngêi ta dïng tia ®iÖn tö quÐt trªn h×nh ¶nh theo quy luËt nhÊt ®Þnh vµ khi

6

BG

R Vµng (Yellow)®á thÉm (Violet)

Lam (Cyance)

T

H×nh 1. 4Red

Tr¾ng (White)

Xanh d ¬ng (Blue) Xanh l¸ (Green)

quÐt ®Õn ®©u sÏ chuyÓn ®æi ®é chãi trung b×nh cña tõng phÇn tö ¶nh thµnh tÝn hiÖu ®iÖn t¬ng øng víi ®iÓm ¶nh (phÇn tö ¶nh) ®ã.- ë m¸y thu: Th«ng tin vÒ h×nh ¶nh ë m¸y ph¸t chuyÓn ®Õn sÏ ®îc ®a ®Õn ®Ó khèng chÕ chïm tia ®iÖn tö trong ®Ìn h×nh. Khi chïm tia ®iÖn tö quÐt trªn mµn h×nh sÏ lµm cho tõng ®iÓm ¶nh trªn mµn h×nh ph¸t s¸ng. §é chãi cña tõng ®iÓm ¶nh sÏ tû lÖ víi cêng ®é cña chïm tia ®iÖn tö.§Ó ®¶m b¶o kh«i phôc ®îc h×nh ¶nh ë m¸y thu gièng nh phÝa ®Çu vµo m¸y ph¸t ph¶i cã 2 ®iÒu kiÖn:* Tèc ®é quÐt ¶nh ph¶i cao, sao cho ®¶m b¶o ®îc 24 h×nh/s.* Quy luËt quÐt ë m¸y ph¸t vµ m¸y thu ph¶i gièng nhau. Nh vËy ngoµi th«ng tin vÒ ®é chãi cña h×nh ¶nh th× m¸y ph¸t ph¶i ph¸t ®i mét tin tøc vµ gèc thêi gian ®îc gäi lµ “tÝn hiÖu ®ång bé – Synchronous Signal” ®Ó ®ång bé viÖc quÐt cña chïm tia ®iÖn tö ë m¸y thu gièng nh phÝa m¸y ph¸t.1.2.2 - Nguyªn lý quÐt liªn tôc.

Quy luËt quÐt liªn tôc cña tia ®iÖn tö trong truyÒn h×nh gièng nh quy luËt ®äc mét trang s¸ch vµ chØ cã ®iÒu kh¸c lµ trong qu¸ tr×nh quÐt tõ tr¸i sang ph¶i th× tia ®iÖn tö ®ång thêi quÐt tõ trªn xuèng díi, khi ®Õn mÐp ph¶i mµn h×nh th× tia ®iÖn tö ®ång thêi quÐt tõ trªn xuèng díi, khi ®Õn mÐp ph¶i mµn h×nh th× tia ®iÖn tö lËp tøc quay vÒ bªn tr¸i, tiÕp tôc quÐt dßng tiÕp theo.

7

Quy luËt ®äc s¸ch Quy luËt quÐt liªn tôc

QuÐt thuËn(cã data)

QuÐt ng îc(kh«ng data)

H×nh 1. 5

Qu¸ tr×nh quÐt tõ tr¸i qua ph¶i lµ qu¸ tr×nh quÐt thuËn vµ qu¸ tr×nh nµy mang th«ng tin vÒ h×nh ¶nh.

Qu¸ tr×nh quÐt tõ ph¶i qua tr¸i lµ qu¸ tr×nh quÐt ngîc, qu¸ tr×nh nµy kh«ng mang th«ng tin vÒ h×nh ¶nh nªn ngêi ta ph¶i lµm cho tia ®iÖn tö kh«ng xuÊt hiÖn trªn mµn ¶nh do ®ã ta kh«ng nh×n thÊy ®îc tia quÐt ngîc.

Khi tia ®iÖn tö ®· quÐt hÕt mét ¶nh th× tia ®iÖn tö ë mÐp phÝa díi, bªn ph¶i cña mµn h×nh nã lËp tøc quay vÒ vÞ trÝ mÐp trªn bªn tr¸i cña mµn h×nh vµ b¾t ®Çu quÐt tiÕp dßng thø nhÊt cña ¶nh thø 2.

Tuy nhiªn ph¬ng ph¸p quÐt liªn tôc kh«ng ®îc dïng trong truyÒn h×nh v× khi quÐt ¶nh thø 2 th× cêng ®é s¸ng cña ¶nh thø nhÊt ®· gi¶m nªn m¾t c¶m thÊy ®é nhÊp nh¸y trªn mµn h×nh vµ sÏ g©y ra c¶m gi¸c khã chÞu cho ngêi xem.1.2.3 - Ph¬ng ph¸p quÐt xen dßng

Mçi mét ¶nh ®îc quÐt lµm 2 lÇn. Mçi lÇn quÐt sÏ quÐt mét b¸n ¶nh (2 b¸n ¶nh b»ng 1 h×nh ¶nh. Two half opicture are make picture)LÇn 1: QuÐt çc dßng ch½n: (2,4,6.. .. . h×nh 1. 6 ) ®îc gäi lµ b¸n ¶nh ch½n hay mµnh ch½n.Tia ®iÖn tö b¾t ®Çu quÐt tõ mÐp trªn bªn tr¸i vµ kÕt thóc ë ®iÓm gi÷a mÐp díi cña mµn h×nh. Sau ®ã tia ®iÖn tö lËp tøc quay vÒ ®iÓm gi÷a mÐp trªn ®Ó quÐt çc dßng lÎ.

LÇn 2: QuÐt çc dßng lÎ, hay cßn gäi lµ b¸n ¶nh lÎ (H×nh 1.7).Khi quÐt mµnh lÎ th× tia ®iÖn tö b¾t ®Çu xuÊt ph¸t tõ ®iÓm gi÷a mÐp trªn mµn h×nh vµ kÕt thóc ë mÐp díi phÝa ph¶i cña

8

24

n

1

35

H×nh 1. 6H×nh 1. 7

mµn h×nh sau ®ã tia ®iÖn tö lËp tøc quay vÒ phÝa trªn bªn ph¶i cña mµn h×nh ®Ó tiÕp tôc quÐt çc mµnh ch½n cña ¶nh tiÕp theo.

KÕt hîp hai mµnh quÐt ta ®îc mét ¶nh nh h×nh (1. 8)Trong truyÒn h×nh ngêi ta ®· sö dông 25 h/s ®Ó t¹o ra mét bøc ¶nh chuyÓn ®éng, ®Ó quÐt hÕt 25 h/s th× tÇn sè mµnh lµ : fmµnh = 25x2 b¸n ¶nh = 50Hz.Chó ý: ë çc níc Mü vµ NhËt th× fMµnh = 60Hz1.2.4 - X¸c ®Þnh sè dßng quÐt, sè phÇn tö ¶nhX¸c ®Þnh sè dßng quÐtTrong thùc tÕ th× mµn ¶nh cã kÝch thíc mµn h×nh cã tØ lÖ 3 /4 hoÆc 4/6 vµ b»ng thùc nghiÖm ngêi ta ®· chøng minh ®îc r»ng nÕu ngêi ngåi xem TV çch TV mét kho¶ng L b»ng tõ (4-:-6) h lµ tèt nhÊt (víi h lµ chiÒu cao cña mµn h×nh).

9

Mµnh ch½n Mµnh lÎ

H×nh 1. 8

- gãc tr«ng lín nhÊt - gãc tr«ng bÐ nhÊt

h

L

H×nh 1. 9

Cã lµ gãc tr«ng lín nhÊt lµ gãc tr«ng bÐ nhÊt

Ta tÝnh nh sau: = (10-:-14)0

Ta l¹i cã : gãc tr«ng nhá nhÊt cña m¾t lµ =1’ tõ ®ã tÝnh ®îc sè dßng quÐt N:

dßng

Víi c¸c hÖ thèng truyÒn h×nh kh¸c nhau sÏ cã sù lùa chän c¸c tiªu chuÈn truyÒn h×nh kh¸c nhau.ViÖt Nam theo tiªu chuÈn OIRT lÊy N = 625 dßngTiªu chuÈn NhËt - Mü (FCC ) lÊy N = 525 dßngTiªu chuÈn HDTV(Hight Definition Television) truyÒn h×nh cã ®é nÐt cao th× ngêi ta chän N =1070 dßng (cho FCC) or N = 2700 dßng (cho OIRT)TÇn sè quÐt dßng

OIRT: fH = 25x625 = 15625 dßngFCC: fH = 525x30 = 15750 dßng

TÇn sè quÐt mµnhOIRT: fv = 50HzFCC: Fv = 60Hz

TÇn sè Video cùc ®¹i:Ta biÕt sè phÇn tö ¶nh theo chiÒu däc lµ 625 sè phÇn tö ¶nh theo chiÒu ngang lµ (625x4)/3 tæng sè ®iÓm ¶nh lµ(giao ®iÓm dßng quÐt däc vµ ngang):

(625x625x4)/3=520.833 ®iÓm ¶nh.TÇn sè Video cùc ®¹i:

Theo tiªu chuÈn OIRT chän fvideo max = 6 (Mhz) FCC chän fvideo max = 4,2(Mhz)

1-3. TÝn hiÖu thÞ tÇn1.3.1 - Sù h×nh thµnh tÝn hiÖu thÞ tÇn

10

Utr¾ng: ®iÖn ¸p øng víi møc tr¾ngU®en : ®iÖn ¸p øng víi møc ®en

Víi bÊt kú c¶nh quay nµo th× ®iÖn ¸p cña tÝn hiÖu thÞ tÇn còng biÕn ®æi tõ: U® Utr¾ng.TÇn sè cña tÝn hiÖu Video (tÝn hiÖu thÞ tÇn (fvideo))TÇn sè lín nhÊt khi ta truyÒn ®i mét h×nh ¶nh mµ h×nh ¶nh ®ã gåm cã « ®en vµ « tr¾ng xen kÏ nhau, mçi « t¬ng øng víi mét ®iÓm ¶nh.

11

Utr¾ng

U®

Tr¾ng X¸m §en

t

H×nh 1. 10

§en Tr¾ng

tT

UT

U§

H×nh 1. 11

Khi tia ®iÖn tö quÐt qua 2 « liªn tiÕp sÏ t¹o thµnh mét chu kú tÝn hiÖu thÞ tÇn, nh vËy tÇn sè cña tÝn hiÖu Video ®îc x¸c ®Þnh nh sau:

Víi hÖ: OIRT chän fvideo max= 6 MHz FCC chän fvideo max= 4,2MHz

TÇn sè Video min sÏ h×nh thµnh khi ta truyÒn ®i mét c¶nh mµ c¶nh ®ã lµ mét nöa ®en, mét nöa tr¾ng theo chiÒu ngang.Mçi mµnh quÐt sÏ t¹o ra mét ¶nh nh vËy ta t×m ®îc tÇn sè quÐt mµnh nh sau:

fmµnh= 50Hz hoÆc 60 Hz.Khi ta truyÒn ®i c¶nh nÒn th× fvideo = 0Hz tøc lµ ta truyÒn ®i tÝn hiÖu DC.1.3.2 - D¹ng sãng vµ h×nh d¹ng phæ cña tÝn hiÖu video

(thÞ tÇn)H×nh d¸ng phæ cña FVIDEO thÓ hiÖn nh h×nh (1. 12)

Ta cã nhËn xÐt r»ng phæ tÝn hiÖu video gåm çc nhãm phæ gi¸n ®o¹n hay cßn gäi lµ phæ v¹ch bao gåm.TÇn sè mµnh fv vµ çc hµi cña fV

Çc nhãm tÇn sè dßng fH vµ hµi cña fH

Çc hµi cµng cao th× biªn ®é cµng nhá vµ gi÷a çc nhãm phæ cã nh÷ng kho¶ng trèng.D¹ng sãng cña tÝn hiÖu thÞ tÇn: TÝn hiÖu thÞ tÇn thêng cã 2 lo¹i lµ video cùc tÝnh d¬ng vµ Video cùc tÝnh ©m, thÓ hiÖn

12

U

f

fv 2fv

nfv

fH 2fH

fH-fv fH+fv

H×nh 1. 12

H×nh 1. 13

Møc tr¾ng 100%

Møc ®ång bé (0 –3%) Møc

so¸ 30%

Møc ®en 35%

Møc ®ång

bé 100%

Møc so¸ 75%

Møc ®en 70%

Møc tr¾ng cùc ®¹i 15%

H×nh 1. 13A

H×nh 1. 13B

nh h×nh (1. 13)Víi h×nh 1. 13A lµ d¹ng cña Video cùc tÝnh d¬ng, cßn h×nh 1. 13B lµ Video cùc tÝnh ©m.

1.3.3 - TÝn hiÖu truyÒn h×nh ®Çy ®ñ

H×nh 1. 14 cho ta:Thêi gian quÐt hÕt mét dßng lµ TH = 64sThêi gian quÐt thuËn cña mét dßng lµ : 59sThêi gian quÐt ngîc cña mét dßng lµ : 5sXung ®ång bé mµnh (Vsync) cã thêi gian b»ng (2,5 ®Õn 3) TH

Xung t¾t mµnh cã thêi gian lµ (23 ®Õn 30)TH

Nh vËy tÝn hiÖu truyÒn h×nh ®Çy ®ñ cùc tÝnh ©m bao gåm:TÝn hiÖu thÞ tÇn tõ møc tr¾ng (10 –15)% ®Õn møc ®en 70% , møc xo¸ lµ 75%, møc xung ®ång bé lµ 100%.Møc xung ®ång bé ë møc 100% gåm cã xung ®ång bé dßng vµ xung ®ång bé mµnh.Hsync: xung ®ång bé dßng

13

1TH

Xung c©n b»ng tr íc

Xung ®ång bé mµnh (2,5 –

3)TH

Xung c©n b»ng sau

Xung t¾t mµnh (23 -30)TH

H×nh 14

Thêi gian quÐt thuËn: TT = 59sThêi gian quÐt ngîc: TN = 5sThêi gian mét dßng quÐt hay gäi lµ chu kú quÐt dßng TH = 64sVsync: xung ®ång bé mµnhThêi gian cña xung xo¸ mµn h×nh lµ 25TH

Thêi gian cña xung ®ång bé mµnh lµ (2,5- 3)TH

Møc xo¸ n»m trªn møc ®en ®Ó ®¶m b¶o trong qu¸ tr×nh quÐt ngîc tia ®iÖn tö bÞ t¾t hoµn toµn.

1-4. Ph¸t sãng tÝn hiÖu truyÒn h×nh1.4.1 - S¬ ®å khèi hÖ thèng ph¸t tÝn hiÖu truyÒn h×nh.

1.4.2 - §iÒu chÕ tÝn hiÖu h×nh, tiÕng.TÝn hiÖu h×nh cã d¶i tÇn tõ 0 -:- 6MHz cho (OIRT) vµ ®Ó

ph¸t tÝn hiÖu nµy ngêi ta tiÕn hµnh ®iÒu chÕ (®Ó chuyÓn phæ lªn d¶i tÇn siªu cao tÇn) cho band VHF cã tÇn sè tõ 48MHz

14

AM K§ c«ng suÊt h×nh

OSC sãng mang

h×nh fov

FM

OSC sãng mang tiÕng fo a

K§ c«ng suÊt tiÕng

Bé läc ph©n t¸ch

Video

Audio

Antena

H×nh 1. 15

®Õn 230 MHz hoÆc band UHF cã gi¶i tÇn tõ (300 – 3000) Mhz vµ chia thµnh nhiÒu kªnh sãng.§èi víi tÝn hiÖu h×nh ngêi ta tiÕn hµnh ®iÒu chÕ biªn ®é (AM) vµ thµnh phÇn phæ cña tÝn hiÖu ®iªï chÕ biªn ®é gåm 3 thµnh phÇn:

Sãng mang FOV

D¶i biªn tÇn trªn: (FOV+FViDEO MIN ®Õn FOV+FViDEO MAX)D¶i biªn tÇn díi: FOV- FViDEO MAX ®Õn FOV- FViDEO MIN)

Trong ®ã FOV: tÇn sè mang tÝn hiÖu h×nh (thÞ tÇn)FViDEO tÇn sè tÝn hiÖu h×nh

Phæ cña tÝn hiÖu Video cã ®o réng lµ: fov-fvideomax ®Õn fov+fvideo

max tøc lµ b»ng: 2xfvideomax= 6x2 = 12MHz (h×nh 1. 16A). §Ó tiÕt kiÖm tÇn phæ vµ n©ng cao ®é chän läc tÇn sè l©n cËn th× ngêi ta chØ ph¸t ®i thµnh phÇn phæ gåm cã sãng mang fov, toµn bé d¶i biªn tÇn trªn vµ mét phÇn d¶i biªn tÇn díi h×nh (1 .16B).

15

§iÒu chÕ tÝn hiÖu tiÕngTÝn hiÖu tiÕng ®îc ®iÒu chÕ FM vµo sãng mang foa vµ còng n»m trong d¶i tÇn sè siªu cao foa>fov tuú thuéc vµo kªnh sãng ®ang truyÒn.foa vµ fov ®îc ®iÒu chÕ vµ ph¸t ®i trªn mét kªnh theo ph¬ng thøc “hîp sãng mang” do ®ã tÇn phæ tÝn hiÖu cña mét kªnh truyÒn h×nh cã ®é réng lµ 8MHz.

Víi hÖ: OIRT kho¶ng c¸ch gi÷a fov vµ foa: 6,5 MHzFCC kho¶ng c¸ch gi÷a fov vµ foa: 4,5 MHz

16

fov

6,5 MHz

8 MHz

f (MHz)

fOA

H×nh 1. 17

fov +fvideo max

Biªn ®é

fov +fvideo minfov -fvideo min

fov -fvideo Max

FOV F

Biªn ®é

FOVF

Biªn tÇn trªn vµ mét phÇn biªn tÇn d íi

H×nh 1. 16B

H×nh 1. 16A

CCIR kho¶ng c¸ch gi÷a fov vµ foa: 5,5 MHz§é réng kªnh cña mét kªnh truyÒn h×nh

OIRT: 8MHz FCC: 6MHzCCIR: 7MHz

Chó ý r»ng tÝn hiÖu VTTH ®îc ®iÒu chÕ theo tõng kªnh sãng th× :ë d¹ng cao tÇn ta cã tÇn sè mang tiÕng > tµn sè mang h×nh.Sau khi ®æi tÇn (thµnh tÇn sè trung tÇn) th× tÇn sè mang h×nh > tÇn sè mang tiÕng. Thùc hiÖn ph¸ch hai tÇn sè trung tÇn mang h×nh vµ trung tÇn mang tiÕng ta cã ®îc tÇn sè trung tÇn tiÕng.1.4.3 - D¶i th«ng vµ cÊu tróc kªnh truyÒn h×nh

B¨ng VHF (very hight frequency) 48300MHz (h×nh 1. 18)

Kªnh sãng

Chenal

TÇn sè mang h×nhCarry

frequency

D¶i tÇn(Range band)

1 49,75 48,5 56,52 59,25 8663 77,25 76844 85,25 84 925 93,25 92 1006 175,25 1741827 183,25 1821908 191,25 1901989 199,25 198206

10 207,25 20621411 215,25 214222

12223,25

222230

B¨ng UHF (Untral hight frequency) cã gi¶i tÇn tõ (300960) MHz (h×nh 1. 19)

Kªnh TÇn sè mang D¶i tÇn(MHz)17

H×nh

sãng(Chenal)

h×nh(Carry frequency)

(Range band)

21 471,25 47047822 479,25 47848623 487,25 48649424 495,25 49450225 503,25 50251026 511,25 51051827 519,25 51852628 527,25 52653429 535,25 53454230 543,25 54255031 551,25 55055832 559,25 55856633 567,25 56657434 575,25 57458235 583,25 58259036 591,25 590v59837 599,25 59860638 607,25 60661439 615,25 61462240 623,25 62263041 631,25 63063842 639,25 63864643 647,25 64665444 655,25 65466245 663,25 66267046 671,25 67067847 679,25 67868648 687,25 686699449 695,25 69470250 703,25 70271051 711,25 71071852 719,25 71872653 727,25 72673454 735,25 73474255 743,25 74275056 751,25 75075857 759,25 75876658 767,25 76677459 775,25 774782

18

60 783,25 78279061 791,25 79079862 799,25 79880663 807,25 80681464 815,25 81482265 823,25 822v83066 831,25 83083867 839,25 83884668 847,25 84685469 855,25 854 862

1.4.4 - Çc th«ng sè cña çc hÖ thèng truyÒn h×nhHiÖn nay cã 3 tæ chøc truyÒn h×nh quèc tÕ cïng song song tån t¹i lµ :

OIRT: Uû ban ph¸t thanh truyÒn h×nh thÕ giíi (Oganiration international radio and Television)

FCC: HiÖp héi truyÒn th«ng liªn bang Mü-NhËt (Federal Communication Commission)

CCIR: Uû ban t vÊn v« tuyÕn ®iÖn quèc tÕ (§øc, B¾c ¢u - Communication Commission International Radio)

Çc tiªu chuÈn c¬ b¶n cña çc hÖ thèng truyÒn h×nh

TT Çc tiªu chuÈn kü thuËt OIRT CCIR FCC1 Sè dßng trong mét ¶nh 625 625 5252 Sè ¶nh trong mét gi©y 25 25 303 FH(tÇn sè dßng) 15625 15625 157504 FV(tÇn sè mµnh) 50 50 605 §iÒu chÕ tÝn hiÖu h×nh AM AM AM6 §iÒu chÕ tÝn hiÖu tiÕng FM FM FM7 Ph¬ng ph¸p quÐt Xen

dßngXen dßng

Xen dßng

8 §é réng d¶i tÇn h×nh(MHz) 6,0 5 4,2

9 Kho¶ng çch fOV(MHz) vµ fOA

6,5 5,5 4,5

10 §é réng mét kªnh truyÒn h×nh 8(MHz) 7 6

11 Trung tÇn h×nh (MHz) 38 38 45,7512 Trung tÇn tiÕng(MHz) 31,5 32,5 41,2513 Trung tÇn tiÕng 2 (MHz) 6,5 5,5 4,514 Møc ®ång bé 100% 100% 100%15 Møc xo¸ 75% 75% 75%

19

16 Møc tr¾ng 10% 10% 10%

1-6. S¬ ®å khèi m¸y thu h×nh ®en tr¾ng1.6.1 - S¬ ®å khèiKhèi kªnh: TunerK§ trung tÇn h×nh:VIFT¸ch sãng h×nh: Video DetKhuyÕch ®¹i trung tÇn tiÕng 2: 2SIF – Sound Inter medium FrequencyT¸ch sãng FM: FM.Det – Fgrequency Modulation DetectionKhuyÕch ®¹i ©m tÇn: AF-AMP- Audio Fgrequency AmplfierKhuyÕch ®¹i thÞ tÇn: Video-AMP – Video AmplifierT¸ch xung ®ång bé: Sync Scp – Synchronous Separate

Dao ®éng mµnh: V.OSC – Vertical oscilate20

spK§ T.T

tiÕngH¹n biªn

T¸ch sãng tiÕng

K§ c«ng suÊt

Trén tÇn

K§ trung tÇn

VIDEODET K§

thÞ tÇn

K§ cao tÇn

M¹ch vµo

Vi ph©n

So pha

OSC dßng

C«ng suÊt dßng

TÝch ph©n

OSC mµnh

CX mµnhT¸ch

xung ®ång

bé

Osc

agc

ChØnh l u cao

¸p

H×nh 1. 21

jocker CRT

HV

Antena

Dao ®éng dßng: H.OSC – Hozizontal oscilateSo pha: APC (Automatic Phase Comperator)KhuyÕch ®¹i c«ng suÊt dßng: H.outKhuyÕch ®¹i c«ng suÊt mµnh: V.out§iÖn ¸p ®¹i cao ¸p cao ¸p: HV- Hight Voltage BiÕn ¸p cao ¸p : FBT – Flyback Transformer

1.6.2 - NhiÖm vô çc khèi a. §êng tÝn hiÖu- Khèi kªnh: (tuner) Lµ n¬i nhËn tÝn hiÖu cña sãng mang fOA vµ fOV vµ nã cã nhiÖm vô chän läc tÝn hiÖu cÇn thu ®a vµo m¸y vµ lo¹i trõ tÝn hiÖu kh«ng cÇn thiÕt vµ ®Ó cã ®iÖn ¸p ®a vµo lín nhÊt th× m¹ch vµo ph¶i cã kh¶ n¨ng phèi hîp trë kh¸ng gi÷a trë kh¸ng cña anten vµ trë kh¸ng cña tÇng khuyÕch ®¹i cao tÇn- KhuyÕch ®¹i cao tÇn (RF AMP: radio frequency amplitude) ®Ó khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu cña kªnh cÇn thu nh»m n©ng cao tû sè nhiÔu trªn t¹p ©m (S/N - signal / noise)- Bé dao ®éng (oscillator): Cã nhiÖm vô t¹o ra tÇn sè ngo¹i sai fns ®Ó cung cÊp cho tÇng trén tÇn, fns ph¶i lu«n æn ®Þnh víi tõng kªnh truyÒn h×nh.- TÇng trén tÇn: MixerCßn gäi lµ tÇng ®æi tÇn nã cã nhiÖm vô biÕn ®æi tÝn hiÖu thu ®îc tõ m¹ch vµo thµnh mét tÝn hiÖu cè ®Þnh gäi lµ tÝn hiÖu trung tÇn (IF), trung tÇn cña m¸y thu tiªu chuÈn OIRT lµ 38MHz vµ gäi lµ tÇn sè trung tÇn h×nh.Víi ph¬ng thøc ftt h×nh = fNS - fov

b. Khèi ®êng h×nhTÇng khuyÕch ®¹i trung tÇnCã nhiÖm vô khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu fVIF = 38MHz

FSIF = 31,5MHzVµ chän läc vµ lo¹i bá tÇn sè cña çc kªnh l©n cËn.V× tÇng khuyÕch ®¹i lµm viÖc ë hai tÇn sè fTTV vµ fTTA nªn ngêi ta ph¶i ng¨n ¶nh hëng gi÷a tÝn hiÖu h×nh vµ tiÕng b»ng çch gi¶m hÖ sè khuyÕch ®¹i cu¶ fTTA so víi fTTV tõ 10 ®Õn 20 lÇn.

21

TÇng t¸ch sãng thÞ tÇn (Video det)Cã hai nhiÖm vô:- Thùc hiÖn T¸ch sãng AM ®Ó lÊy ra tÇn sè t×n hiÖu video ®a ra khuyÕch ®¹i thÞ tÇn- Thùc hiÖn T¸ch sãng ph¸ch ®Ó lÊy tÇn sè trung tÇn hai b»ng c¸ch: fTT2 = fTTA-fTTV = 6,5 MHz ®a tíi khèi khuyÕch ®¹i trung tÇn tiÕng.TÇng khuyÕch ®¹i thÞ tÇn (Video Amp)Cã nhiÖm vô khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu thÞ tÇn tõ 0 ®Õn 6MHz ®ñ lín ®Ó ®a tíi ®Ìn h×nh. Trong tÇng khuyÕch ®¹i thÞ tÇn cã nóm ®iÒu chØnh ®é t¬ng ph¶n (Conttrast) ®Ó ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p tÝn hiÖu thÞ tÇn.§Ìn h×nh CRT (Cathode Ray tube)Cã nhiÖm vô ChuyÓn ®æi tÝn hiÖu truyÒn h×nh thµnh ¶nh quang häc trªn mµn h×nh, kh«i phôc l¹i h×nh ¶nh ë phÝa m¸y thu gièng nh h×nh ¶nh ë phÝa m¸y ph¸t. §iÒu chØnh ®é s¸ng cña mµn h×nh tøc lµ ®iÒu chØnh thiªn ¸p cho ®Ìn h×nh.M¹ch AGC (Automatic Gain control)M¹ch tù ®éng ®iÒu chØnh hÖ sè khuyÕch ®¹i cho tÇng khuyÕch ®¹i cao tÇn vµ khuyÕch ®¹i trung tÇn h×nhthø nhÊt nh»m lµm æn ®Þnh møc tÝn hiÖu truyÒn h×nh tríc khi ®a vµo ®Ìn h×nh vµ phÇn ©m thanh.c. Khèi ®êng tiÕngKhuyÕch ®¹i trung tÇn tiÕng (SIF Amp), Cã nhiÖm vô khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu trung tÇn tiÕng thø fSI = 6,5 MHz. Trung tÇn tiÐng cã thÓ coi nh trung tÇn thø hai cña m¸y thu h×nh. Ta cã thÓ lÊy tÝn hiÖu IF ©m thanh ë ngay sau khi t¸ch sãng thÞ tÇn hoÆc sau tÇng khuyÕch ®¹i thÞ tÇn.Bé h¹n biªn: (Limiter level)Cã nhiÖm vô khö ®iÒu biªn ký sinh cña tÝn hiÖu h×nh lªn tÝn hiÖu tiÕng ®iÒu tÇn.TÇng t¸ch sãng ©m thanh (Sound Detector) cã nhiÖm vô t¸ch sãng ®iÒu tÇn ®Ó lÊy ra tÝn hiÖu ©m tÇn fa ®a vµo phÇn khuyÕch ®¹i ©m thanh.

22

KhuyÕch ®¹i c«ng suÊt (Power amplifer) cã nhiÖm vô khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu ©m thanh ®Ó ®a ra loa.d. Khèi ph©n t¸ch xung ®ång béM¹ch t¸ch xung ®ång bé (Synchronous separat), bé cã nhiÖm vô t¸ch lÊy xung ®ång bé dßng vµ xung ®ång bé mµnh khái tÝn hiÖu Video tæng hîp.M¹ch tÝch ph©nCã nhiÖm vô t¸ch lÊy xung ®ång bé mµnh ®Ó ®iÒu khiÓn bé osc mµnh. Sao cho tÇn sè osc cña bé doa ®éng mµnh (fV )®óng b»ng tÇn sè xung ®ång bé mµnh.M¹ch vi ph©nCã nhiÖm vô t¸ch riªng xung ®ång bé dßng ra ®Ó ®a vµo m¹ch so pha, råi khèng chÕ bé dao ®éng dßng sao cho bé dao ®äng dßng cho ra tÇn sè vµ pha ®óng nh tÇn sè vµ pha cña ®µi ph¸t. e. Khèi quÐt mµnhDao ®éng mµnh: lµ bé osc t¹o ra fV = 50Hz vµ lµm viÖc díi sù kiÓm so¸t cña xung ®ång bé mµnh.TÇng c«ng suÊt mµnh, cã nhiÖm vô khuyÕch ®¹i xung quÐt

mµnh víi biªn ®é®ñ lín (kho¶ng 200Vol PP) ®Ó ®a vµo khèng chÕ cuén l¸i

mµnh.f. Khèi quÐt dßngCã nhiÖm vô so s¸nh tÇn sè dao ®éng dßng t¹i m¸y thu víi xung ®ång bé dßng ®Õn tõ ®µi ph¸t. §Ó t¹o ra tÇn sè quÐt dßng FH cã biªn ®é kho¶ng 1 Vol PP vµ tÇn sè b»ng 15625 Hz cho OIRT vµ 15735 cho FCC.Cã nhiÖm vô t¹o ra dßng l¸i tia cã d¹ng xung r¨ng ca vµ çc møc ®iÖn ¸p kh¸c nhau ®Ó nu«i ®Ìn h×nh ( HV, G2 , G3.. ..) vµ çc bé phËn kh¸c trong m¸y thu h×nh. g. Khèi nguånCÊp ®iÖn ¸p ®Ó çc khèi cña m¸y thu h×nh ®Ó çc khèi nµy lµm viÖc b×nh thêng.1.6.3 - Nguyªn lý lµm viÖc.1-7. Çc chØ tiªu kü thuËt cña m¸y thu h×nh

23

§Ó ®¸nh gi¸ chÊt lîng cña m¸y thu ngêi ta ®¸nh gi¸ vµo c¸c chØ tiªu kü thuËt sau:* §é nh¹y: lµ møc tÝn hiÖu tÝnh b»ng V nhá nhÊt ®Æt ë ®Çu vµo m¸y thu cho chÊt lîng ¶nh vµ tiÕng b×nh thêng.* §é chän läc:Lµ kh¶ n¨ng lo¹i trõ nh÷ng tÇn sè l©n cËn tÇn sè nhiÔu, m¸y ph¶i cã ®é chän läc tèt ë tÊt c¶ c¸c kªnh thu.* HÖ sè t¹p ©mT¹p ©m do néi bé m¸y sinh ra, m¸y cã t¹p ©m it chÊt lîng h×nh vµ tiÕng tèt.* §é di tÇn ngo¹i saiMçi kªnh thu t¬ng øng víi tÇn sè fns thËt æn ®Þnh vµ cã sai sè trong ph¹m vi cho phÐp.* C«ng suÊt ©m tÇn: c«ng suÊt ra cña tÝn hiÖu tiÕngMÐo h×nh häc, mÐo phi tuyÕn, mÐo tÇn sè* C«ng suÊt tiªu thô ®iÖn* KÝch thíc mµn h×nh.* §é ph©n gi¶i cña ®Ìn h×nh (®îc biÓu thÞ b»ng sè dßng quÐt).

24

Ch¬ng iiNguyªn lý truyÒn h×nh mµu c¸c hÖ truyÒn h×nh

mµu c¬ b¶n2-1. Nguyªn lý truyÒn h×nh mµu

2.1.1 - HÖ thèng phæ tÝn hiÖu mµu c¬ b¶n

Trªn ®©y lµ s¬ ®å khèi cña hÖ thèng ph¸t tÝn hiÖu mµu c¬ b¶n.

25

KhuyÕch ®¹i B

§iÒu chÕ fB

KhuyÕch ®¹i G

§iÒu chÕ fG

KhuyÕch ®¹i R

§iÒu chÕ fR

+

M¸y ph¸t fo v

®Ìn quay B

®Ìn quay G

®Ìn quay R

B G R

12

34

H×nh 2. 1

Mét thÊu kÝnh thu nhËn ¸nh s¸ng ®Çy ®ñ mµu s¾c thùc tÕ cña c¶nh vËt ®îc ®a tíi kÝnh lìng s¾c 1.KÝnh lìng s¾c 1 Ph¶n chiÕu tia B vµ cho qua çc tia R, G KÝnh lìng s¾c 3 ph¶n chiÕu tia R vµ cho qua tia GKÝnh lìng s¾c 4 cho qua tia RKÝnh lìng s¾c 2 cho qua tia B.C¶ ba thµnh phÇn R,G,B ®îc ®a qua 3 kÝnh läc mµu (øng víi kÝnh läc nµo th× sÏ cho mµu ®ã qua cßn çc mµu kh¸c bÞ hÊp thô)§Ìn quang ®iÖn cã nhiÖm vô biÕn ®æi quang ®iÖn biÕn, tøc lµ biÕn ®æi ba mµu R, G, B thµnh çc tÝn hiÖu ®iÖn t¬ng øng lµ ER,EG,EB , råi cho qua bé khuyÕch ®¹i R,G,B , råi vµo bé K§ ®iÒu chÕ biªn ®é fR, fG, fB sau ®ã ta ®îc 3 tÝn hiÖu nµy nh sau.Víi: DR lµ d¶i phæ cña tÝn hiÖu R

DG lµ d¶i phæ cña tÝn hiÖu GDB lµ d¶i phæ cña tÝn hiÖu B

C¶ ba tÝn hiÖu nµy ®Òu cã gi¶i phæ lµ 6 Mhz. NÕu ta dµnh thªm kho¶ng çch gi÷a çc gi¶i phæ lµ 1MHz th× gi¶i th«ng (phæ cña toµn bé tÝn hiÖu mµu) sÏ lµ:

D = 6MHz.3 + 1MHz=19MHzTÝn hiÖu nµy ë ®Çu ra cña bé (+) vµ ®a tíi m¸y ph¸t. M¸y ph¸t cã nhiÖm vô t¹o ra tÇn sè sãng mang h×nh fOV vµ thùc hiÖn ®iÒu chÕ biªn ®é tÇn sè sãng mang fOV víi çc thµnh phÇn tÝn hiÖu tæng hîp cña kªnh truyÒn h×nh, råi ®a tíi anten vµ ph¸t ®i.2.1.2 - HÖ thèng thu tÝn hiÖu truyÒn h×nh mµu

Anten m¸y thu nhËn ®îc tÝn hiÖu cÇn thu cã tÇn sè sãng mang fOV qua çc tÇng khuyÕch ®¹i cao tÇn, ®æi tÇn, khuyÕch ®¹i trung tÇn vµ t¸ch sãng ta lÊy ®îc ra d¶i tÇn cña c¶ 3 tÝn hiÖu mµu R, G, B.

TÝn hiÖu nµy ®îc ®a tíi bé läc d¶i ®Ó lÊy riªng ra ë tÇn sè mang mµu ®· ®iÒu chÕ fR, fG, fB råi ®a ra bé t¸ch sãng ®Ó lÊy ra 3 tÝn hiÖu R, G, B riªng biÖt. Ba tÝn hiÖu nµy ®îc khuyÕch ®¹i vµ ®a ra ®iÒu chÕ ba Cathode ®Ìn h×nh mµu (h×nh 2.2)2.1.3 - ¦u nhîc ®iÓm

26

HÖ thèng truyÒn h×nh mµu ë trªn kh«ng cã ®êng truyÒn tÝn hiÖu ®é chãi Y riªng biÖt do ®ã kh«ng ®¸p øng ®îc kh¶ n¨ng thu ch¬ng tr×nh ®en tr¾ng.D¶i th«ng cña tÝn hiÖu mµu kh¸ réng (19MHz) do ®ã kh«ng phï hîp víi tiªu chuÈn truyÒn h×nh ®en tr¾ng ®ang cã s½n. Do vËy ®Ó thùc hiÖn ®îc tÝnh kÕt hîp gi÷a hÖ thèng truyÒn h×nh mµu vµ truyÒn h×nh ®en tr¾ng ta ph¶i t¹o ra ®îc ®êng truyÒn ®é chãi riªng biÖt vµ nÐn d¶i th«ng cña tÝn hiÖu mµu xuèng cßn 6MHz ®Ó phï hîp víi d¶i th«ng cña tÝn hiÖu truyÒn h×nh ®en tr¾ng.

2-2. TÝnh kÕt hîp víi T.H WB. Sù lùa chän tin tøc truyÒn ®i trong truyÒn h×nh mµu.2.2.1 - TruyÒn h×nh mµu ra ®êi th× truyÒn h×nh ®en tr¾ng ®ang ph¸t triÓn m¹nh mÏ. HÇu hÕt lóc ®ã c¸c m¸y thu h×nh lµ c¸c m¸y ®en tr¾ng. Do vËy yªu cÇu ®Æt ra lµ truyÒn h×nh mµu ph¶i ®¶m b¶o ®îc tÝnh kÕt hîp víi truyÒn h×nh ®en tr¾ng nh sau:

27

Läc fR

K§ RT¸ch sãng R

Läc fa

K§ GT¸ch sãng G

Läc fB

K§ B

T¸ch sãng B

K§ CT§æi tÇn

K§ trung tÇnT¸ch sãng

AntenaR

G

B

fR

fa

fBThÊu kÝnh

§Ìn h×nh

H×nh 2. 2

Screen

M¸y thu h×nh ®en tr¾ng ph¶i thu ®îc h×nh ¶nh ®en tr¾ng tõ m¸y ph¸t h×nh ®en tr¾ng (WB), vµ ph¶i thu ®îc h×nh ¶nh ®en tr¾ng tõ m¸y ph¸t h×nh mµu. M¸y thu h×nh mµu th× ph¶i thu ®îc h×nh ¶nh ®en tr¾ng tõ m¸y ph¸t h×nh ®en tr¾ng vµ ph¶i thu ®îc h×nh ¶nh mµu tõ m¸y ph¸t h×nh mµu.

2.2.2 - Sù lùa chän c¸c tin tøc truyÒn ®i trong truyÒn h×nh mµu.* §é chãi:Ta ®· biÕt ®Æc tÝnh cña mµu s¾c lµ gåm 2 yÕu tè: S¾c + ®é chãiV× vËy khi ®é chãi cña mét ®iÓm mµu thay ®æi th× 3 mµu c¬ b¶n t¹o nªn ®iÓm mµu ®ã còng thay ®æi nhng tû lÖ gi÷a chóng kh«ng ®æi. Dùa vµo thùc nghiÖm vÒ ®é nh¹y cña m¾t víi mµu s¾c ta x¸c ®Þnh ®îc ®é chãi Y (tÝn hiÖu ®é chãi Y chÝnh lµ tÝn hiÖu h×nh trong truyÒn h×nh ®en tr¾ng), Ta tÝnh ®îc Y theo 3 mµu c¬ b¶n nh sau:

Y=0,3R+0,59G+0,11BVíi mµu tr¾ng th×: R = G = B = 1 Y = 1Víi mµu ®en: R = G = B = 0 Y = 0Chó ý: Y lµ ®é chãi hay Y lµ ®iÖn ¸p tÝn hiÖu chãi UY

R lµ tÝn hiÖu mµu ®á hay R lµ ®iÖn ¸p tÝn hiÖu mµu ®á UR

G lµ tÝn hiÖu mµu lôc hay lµ ®iÖn ¸p tÝn hiÖu mµu lôc UG

B lµ tÝn hiÖu mµu xanh d¬ng hay ®iÖn ¸p tÝn hiÖu mµu xanh d¬ng UB.*TÝn hiÖu “HiÖu mµu”§Ó ®¶m b¶o ®îc tÝnh kÕt hîp gi÷a truyÒn h×nh ®en tr¾ng vµ truyÒn h×nh mµu, th× trong hÖ thèng truyÒn h×nh mµu ngêi ta truyÒn ®i th«ng tin vÒ ®é chãi Y vµ ®ång thêi truyÒn ®i th«ng tin vÒ mµu s¾c. §Ó tiÕt kiÖm b¨ng tÇn truyÒn dÉn vµ ®¬n gi¶n cho m¹ch ®iÖn ngêi ta kh«ng truyÒn ®i ba th«ng tin vÒ tÝn hiÖu mµu c¬ b¶n

28

lµ R, G, B mµ ngêi ta truyÒn ®i hai tÝn hiÖu mµu gäi lµ “hiÖu mµu”vµ th«ng tin vÒ ®é chãi Y.Qua kh¶o s¸t vÒ phæ cña ¸nh s¸ng tr¾ng ngêi ta chän 2 tÝn hiÖu “hiÖu mµu” chøa nhiÒu th«ng tin nhÊt lµ R-Y vµ B-Y. V× chØ cÇn hai hiÖu sè mµu vµ tÝn hiÖu ®é chãi Y ta cã thÓ t×m l¹i ®îc thµnh phÇn tÝn hiÖu mµu thø ba lµ G -Y.Tãm l¹i: TruyÒn h×nh mµu sÏ truyÒn ®i çc tin tøc sau:TÝn hiÖu ®é chãi: Y = 0,30R + 0,59G + 0,11B§iÒu tÇn tÝn hiÖu ©m thanh: FM tiÕng§ång bé dßng: H sync§ång bé dßng: V.syncVµ 2 tin tøc vÒ mµu s¾c.HiÖu sè mµu Thø nhÊt: R - YHiÖu sè mµu Thø hai: B - Y2.2.3 - M· ho¸ vµ gi¶i m· tÝn hiÖu truyÒn h×nh mµua. Kh¸i niÖm§é chãi Y cã d¶i tÇn:

0 4,2MHz víi FCC0 5 MHz víi CCIR0 6 MHz víi OIRT

Nh vËy trong truyÒn h×nh mµu ph¶i truyÒn ®i thªm hai th«ng tin vÒ tÝn hiÖu mµu lµ R-Y vµ B-Y mçi th«ng tin hiÖu chiÕm mét gi¶i tÇn tõ (0 1,5 ) MHz.V× tÝnh tíng thÝch víi truyÒn h×nh ®en tr¾ng nªn ta kh«ng thÓ më réng thªm d¶i tÇn truyÒn dÉn.Vµ mçi kªnh truyÒn h×nh ®en tr¾ng ®· cã mét d¶i tÇn x¸c ®Þnh nªn kh«ng thÓ ghÐp trùc tiÕp tÝn hiÖu hiÖu sè mµu vµo d¶i tÇn cña Y v× nh vËy çc tÝn hiÖu sÏ lÉn vµo nhau vµ g©y nhiÔu sang nhau.Ta l¹i nhËn thÊy phæ cña tÝn hiÖu chãi Y víi çc nhãm phæ cã tÇn sè trung t©m lµ fH. vµ tÇn sè cµng cao th× biªn ®é phæ cµng nhá, gi÷a çc nhãm phæ tån t¹i nh÷ng kho¶ng trèng.

29

VËy ®Ó ghÐp ®îc tÝn hiÖu s¾c vµo d¶i tÇn cña tÝn hiÖu chãi ngêi ta tiÕn hµnh ®iÒu chÕ tÝn hiÖu s¾c C víi mét sãng mang phô lµ fSC (Frequency sub colour carier)Víi fSC ®îc x¸c ®Þnh nh sau:fSC = (n-1/2)fH ®Ó phæ cña tÝn hiÖu s¾c ph¶i n»m xen kÏ víi phæ cña tÝn hiÖu chãi.FSC n»m ë phÝa tÇn sè cao cña Y nhng fSC nhá h¬n fmax cña Y.Víi hÖ NTSC chän:

fCS = 3,58MHzVíi hÖ Pal, Secam chän: fCS = 4,43MHzb. M¹ch M· ho¸

Ba tÝn hiÖu mµu c¬ b¶n R,G,B tõ camera ®a ®Õn qua ma trËn theo tû lÖ nhÊt ®Þnh, ë ®Çu ra cña Matix ta ®îc:

Y = 0,3R + 0,59G + 0,11BR-YB-Y

TÝn hiÖu Y ®i th¼ng ®Õn bé (+) cßn hai tÝn hiÖu “hiÖu mµu” R-Y, B-Y qua bé ®iÒu chÕ víi sãng mang phô fSC sau ®ã nhËp chung víi tÝn hiÖu Y bé céng. T¹i®Çu ra cña bé (+) ta ®îc tÝn hiÖu h×nh mµu tæng hîp sau ®ã tÝn hiÖu nµy sÏ ®îc ®a qua bé ®iÒu biªn víi sãng mang fOV sau ®ã ®a ®Õn anten vµ ph¸t ®i.

30

Matrix

Mixer

(+)

Osc fs c

Video colour

R

GB

YR-yB-y

(3,58 hoÆc 4,43) MHz

H×nh 2. 3

ViÖc lùa chän tÇn sè sãng mang phô vµ lùa chän c¸c ph¬ng thøc ®iÒu chÕ tÝn

c. M¹ch Gi¶i m· TÝn hiÖu h×nh mµu tæng hîp sau t¸ch sãng h×nh sÏ ®îc ®a ®Õn m¹ch gi¶i m·, m¹ch ®iÖn h×nh thµnh nh sau:TÝn hiÖu Y ®îc ®a th¼ng ®Õn m¹ch ma trËn.TÝn hiÖu s¾c (C) qua m¹ch läc d¶i vµ ë ®Çu ra cña m¹ch läc d¶i ta thu ®îc tÝn hiÖu s¾c C tÝn hiÖu nµy l¹i ®îc ®a qua m¹ch gi¶i ®iÒu chÕ ®Ó lÊy l¹i 2 tÝn hiÖu “hiÖu mµu” R-Y, B-Y råi ®a vµo m¹ch ma trËn, ë ®Çu ra cña m¹ch ma trËn sÏ thu l¹i ®îc 3 tÝn hiÖu mµu c¬ b¶n -R, -G, -B råi tiÕp tôc ®a ®Õn ®Ó ®iÒu chÕ 3 Cathode cña ®Ìn h×nh mµu.2.4. HÖ mµu NTSC (National Television System Committee)

2.4.1 - Kh¸i niÖm më ®ÇuHÖ mµu NTSC ra ®êi n¨m 1954 t¹i Mü vµ ®îc ph¸t sãng theo tiªu chuÈn FCC, gåm c¸c th«ng tin nh sau:

Y= 0,3R + 0,59G + 0,11BH syncV.syncFM tiÕng

Vµ truyÒn ®i hai tÝn hiÖu mµu cã tªn gäi lµ I vµ Q, víi:I = 0,74(R-Y) - 0,27(B-Y) trÔ 123 0 so víi B-YQ = 0,48(R-Y) + 0,41(B-Y) trÔ 330 so víi B-Y

31

MatrixFillter Decode

OSC

Video colour

C

YR-yB-y

FSC

-R

-G-B

H×nh 2. 4

I cã ®é réng d¶i tÇn lµ 1,5 MhzQ cã ®é réng d¶i tÇn lµ 0,5MHz.

Hai tÝn hiÖu “hiÖu mµu” ®îc ®iÒu chÕ vu«ng gãc trªn cïng mét tÇn sè mang phô lµ fSC (theo chuÈn FCC th× fSC = 3,58Mhz, CCIR th× fSC = 4,43 MHz). NghÜa lµ hai tÝn hiÖu I,Q cïng ®îc ®iÒu chÕ biªn ®é vµo cïng mét tÇn sè sãng mang phô gäi lµ fSC, vµ c¶ hai tÝn hiÖu mµu ®îc dÞch ®i mét gãc 33 0 so víi gèc pha ban ®Çu. Trong khi ®ã mét trong hai tÝn hiÖu mµu lµ I ®îc dÞch pha ®i mét gãc 900

so víi tÝn hiÖu kia.H×nh vÏ 2. 5 minh ho¹ cho nh÷ng ®iÒu võa tr×nh bÇy ë trªn.

Hai tÝn hiÖu mµu lµ I vµ Q cïng ®îc ®iÒu chÕ vµo sãng mang phô fSC

nhng khi truyÒn ®i l¹i kh«ng truyÒn fSC (v× fSC kh«ng mang th«ng tin) mµ chØ truyÒn ®i hai d¶i biªn tÇn trªn vµ díi, ®îc gäi lµ ®iÒu biªn nÐn. Ph¬ng ph¸p nµy gäi lµ truyÒn th«ng tin song biªn triÖt tÇn sè sãng mang cßn nÕu chØ truyÒn ®i biªn lÇn trªn gäi lµ ph¬ng ph¸p truyÒn th«ng tin ®¬n biªn triÖt sãng mang, thÓ hiÖn nh h×nh vÏ (2. 5).

32

H×nh 2. 5

EI

EQ

R-Y

B-Y330

R

G

B

570

TÝn hiÖu ®ång bé mµu.Do tÇn sè fSC bÞ nÐn hoµn toµn (tøc lµ phÝa ph¸t kh«ng truyÒn FFSC sang phÝa thu), v× vËy ®Ó kh«i phôc l¹i tÇn sè FSC t¹i m¸y thu th× phÝa ph¸t ph¶i truyÒn ®i tÝn hiÖu ®ång bé mµu (hay cßn gäi lµ loÐ mµu- color burst). TÝn hiÖu ®ång bé mµu cã tÇn sè ®óng b»ng tÇn sè sãng mang mµu fSC ®îc ®Æt ë sên phÝa sau cña c¸c xung xo¸ dßng gåm tõ 811 chu kú cã biªn ®é ®Ønh b»ng 0,9 chiÒu cao cña xung ®ång bé h×nh, h×nh vÏ 2. 6.

Phæ cña tÝn hiÖu mµu tæng hîp gåm 2 tÝn hiÖu Y vµ C. C gåm tÝn hiÖu I ®iÒu biªn vµo tÇn sè fSC truyÒn ®i toµn bé d¶i biªn tÇn díi vµ chØ mét phÇn d¶i biªn tÇn trªn, tÝn hiÖu Q còng ®iÒu biªn vµo fSC nhng ®· dÞch pha ®i 900 vµ truyÒn ®i c¶ 2 biªn tÇn trªn vµ díi.

33

EY max 100%

C max 133%

(H + V) Sync

Burst (8- 12)T C Min -

33%Sync – 40%

Burst 20% Blanking

0%

H×nh 2. 6

f0 f0+fmax

f0 f0+fmax

f0-fmax

f0+fmin

f0 f0+fmax

f0+fmin

TÝn hiÖu ®iÒu chÕ

song biªn

TÝn hiÖu §C®¬n biªn

H×nh 2. 5

2.4.2 - §iÒu biªn nÐn SAM (Suppress amptitude modulator)Cã nhiÖm vô lÊy tÝn hiÖu s¾c ®iÒu chÕ biªn ®é vµo sãng mang phô fSC sau ®ã thùc hiÖn nÐn tÇn sè mang phô fSC ( v× FSC kh«ng mang th«ng tin) vµ chØ ®a ra hai d¶i biªn tÇn trªn vµ d¶i biªn tÇn díi .§Ó thùc hiÖn ®iÒu biªn nÐn ngêi ta thêng dïng m¹ch ®iÒu biªn c©n b»ng nh sau, h×nh (2. 8).

Víi:FS lµ tÇn sè cña ®iÖn ¸p tÝn hiÖu cÇn ®iÒu chÕ UC lµ ®iÖn ¸p cña t¶i tÇn ( §iÖn ¸p cña sãng mang)

34

Biªn ®é

Im Qm

Y

32,38

0,5

1,5 Mhz

MHz4,2

3,58

4,5

FM Sound

H×nh 2. 7

Tr2Tr1

SAM out

D3

D2

D4

D1

Uc

US

H×nh 2. 8

35

t

US

t

USA

M

t

UC

H×nh 2.9 vedx

SAM lµ ®iÖn ¸p ®iÒu biªn nÐn lÊy ra.Ta gi¶ sö r»ng ®iÖn ¸p tÝn hiÖu cÇn ®iÒu chÕ US vµ ®iÖn ¸p sãng mang UC lµ nh÷ng sãng h×nh sin. Víi FUC >> FUS Tøc lµ tÇn sè cña sãng mang ph¶i lín h¬n nhiÒu lÇn tÇn sè cña tÝn hiÖu cÇn ®iÒu chÕ.Lóc nµy ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ®iÒu chÕ SAM nh h×nh vÏ (2. 9)Tõ h×nh vÏ 2. 9 ta thÊy cø mçi lÇn tÝn hiÖu ®iÒu chÕ US ®æi dÊu th× tÝn hiÖu ®iÒu chÕ USAM l¹i ®¶o pha mét lÇn. Vµ râ rµng r»ng sãng SAM chÝnh lµ h×nh ¶nh cña ®iÖn ¸p tÝn hiÖu ®· bÞ b¨m ra theo nhÞp cña cña ®iÖn ¸p sãng mang cao tÇn.Mét ®iÒu cÇn lu ý lµ sù th«ng vµ t¾t cña çc Diode trong m¹ch ®iÒu chÕ lµ do biªn ®é cña ®iÖn ¸p t¶i tÇn quyÕt ®Þnh.

M¹ch ®iÒu biªn c©n b»ng dïng TZT.M¹ch ®iÒu biªn c©n b»ng dïng 4 Diode trong thùc tÕ Ýt ®îc dïng v× çc Diode chØ thuÇn tuý lµm nhiÖm vô ®ãng c¾t nh nh÷ng chuyÓn m¹ch ®iÖn tö. Trong çc Tivi mµu thêng dïng m¹ch ®iÒu biªn nÐn dïng TZT v× ngoµi kh¶ n¨ng ®iÒu biªn nã cßn kh¶ n¨ng khuyÕch ®¹i biªn ®é, nªn ngoµi yªu cÇu vÒ ®iÒu chÕ th× ë ®Çu ra ta cßn thu ®îc mét sãng SAM víi biªn ®é phï hîp víi yªu cÇu sö dông.

36

T1

T2

SAMout

Us

Uc

Tr1 Tr

2

Tr3

+V

H×nh 2. 10

ë m¹ch ®iÖn h×nh (2 .10) giíi thiÖu m¹ch ®iÒu biªn nÐn dïng TZT thêng dïng trong çc tivi mµu gåm çc bé phËn nh sau:TR1 lµ biÕn ¸p dÉn tÝn hiÖu cÇn ®iÒu chÕ vµo m¹ch ®iÖn, tÝn hiÖu ë ®©y lµ tÝn hiÖu h×nh mµu hÖ NTSC , hoÆc hÖ PAL.TR2 lµ biÕn ¸p tÇn sè cao dïng ®Ó ghÐp tÝn hiÖu sãng mang vµo trong m¹ch ®iÒu chÕ. TR3 lµ biÕn ¸p dÉn tÝn hiÖu ®· ®iÒu biªn nÐn ra t¶i.

T1,T2 lµ hai TZT c«ng xuÊt.ViÖc gi¶i thÝch nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÖn còng t¬ng tù nh viÖc gi¶i thÝch ë m¹ch ®iÖn h×nh (2. 8) vµ ®å thÞ thêi gian h×nh 2. 9.Ta tãm t¾t l¹i nh sau:- Khi mµ tÝn hiÖu vµo (US) b»ng kh«ng th× T1 vµ T2 hoÆc lµ cïng kho¸ hoÆc lµ cïng dÉn. Nªn dßng ®iÖn ch¹y qua s¬ cÊp cña biÕn ¸p TR3 lµ ngîc chiÒu nhau. Bëi vËy dßng ®iÖn bªn thø cÊp cña biÕn ¸p nµy bÞ triÖt tiªu. Nh vËy tÇn sè sãng mang FSC

kh«ng lät ra t¶i ®îc, hay ta nãi r»ng sãng mang ®· bÞ nÐn l¹i cho ®Õn khi biªn ®é b»ng kh«ng.- Khi cã US ë hai ®Çu vµo (cùc B) cña hai TZT th× biªn ®é cña ®iÖn ¸p tÝn hiÖu nµy ®îc truyÒn ra t¶i theo nhÞp ®ãng ng¾t cña sãng mang nªn d¹ng sãng cña nã sÏ bÞ b¨m ra theo nhÞp ®ãng c¾t ®ã t¬ng tù nh h×nh (2.9). CÇn chó ý r»ng tÇn sè sãng mang cao tÇn ph¶i lín h¬n tÇn sè ®iÒu chÕ Ýt nhÊt lµ hai lÇn.2.4.3 - Gi¶i ®iÒu biªn SAM.ë ®Çu thu ta sÏ nhËn ®îc SAM vµ sÏ ph¶i t¸ch sãng ra ®Ó lÊy l¹i tÝn hiÖu US. Ta kh«ng thÓ sö dông çc m¹ch t¸ch sãng th«ng th-êng ®Ó t¸ch ®îc.§Ó t¸ch sãng ®iÒu biªn nÐn tríc tiªn ta cÇn biÕn ®æi sãng SAM thµnh sãng ®iÒu biªn thêng (AM), b»ng çch céng thªm vµo sãng SAM mét sãng h×nh sin th«ng thêng víi gãc pha trïng víi gãc pha cña sãng SAM. Råi thùc hiÖn t¸ch sãng ®iÒu biªn th«ng thêng.B¹n ®äc cÇn chó ý r»ng ®Ó cã thÓ t¸ch sãng ®îc th× th× ®µi ph¸t ph¶i ph¸t ®i tin tøc vÒ loÐ mµu (Colour burst) ®Ó thùc

37

hiÖn ®ång pha cho m¹ch dao ®éng t¹o sãng sin t¹i m¸y thu. M¹ch ®iÖn cã d¹ng nh h×nh 2. 11 sau:

Víi tÝn hiÖu ®iÒu biªn nÐn SAM ®îc ®a vµo cuén W1, cßn sãng h×nh sin cã gèc pha cña Burst mµu ®îc ®¨ vµo cuén W2, hai tÝn hiÖu nµy céng víi nhau ®Ó ë cuén W3 ta cã ®îc sãng AM b×nh thêng råi thùc hiÖn t¸ch sãng AM b»ng Diode D.D¹ng sãng thÓ hiÖn ë tõng ®iÓm ®îc biÓu thÞ nh h×nh vÏ 2. 12 díi ®©y:

2.4.4 - §iÒu chÕ vu«ng gãc (Quadrature)Sau khi ®· ®iÒu biªn nÐn EI vµ EQ trë thµnh hai sãng sin cã tÇn sè lµ FSC = 3,58Mhz, cã biªn ®é lµ EI vµ EQ . B©y giê ta l¹i nhËp chung chóng l¹i víi nhau vµ ®Ó chóng vÉn ph©n biÖt ®îc, kh«ng bÞ trén lÉn víi nhau, ngêi ta cho sãng mang phô ®iÒu chÕ EI sím pha lªn 900 so víi pha cña EQ. C¸ch lµm nµy ®îc gäi lµ ®iÒu chÕ vu«ng gãc hai tÝn hiÖu s¾c EI vµ EQ.H×nh 2.13 m« t¶ c¸ch thøc ®Ó nhËp chung hai tÝn hiÖu E I vµ EQ. Tríc tiªn mét m¹ch dao ®éng h×nh sin ®Ó tao ra sãng mang phô 3,58 Mhz. Ngêi ta lµm sím pha sãng h×nh sin lªn 330 ®Ó ®iÒu biªn nÐn EQ, råi l¹i lµm sím pha lªn 900 n÷a ®Ó ®iÒu biªn nÐn EI.

38

C

S.A.M

Carriersin Wave

W1

W2

W3

D Signal Out

H×nh 2. 11

+ =

SAM Wave Carrier Wave

AM WaveH×nh 2.12

Sãng ®iÒu biªn nÐn EI hay ngêi ta cßn gäi lµ C1 lµ sãng h×nh sin 3,58Mhz, cã biªn ®é lµ EI vµ gãc pha lµ 210 so víi gèc pha 00

tõ m¹ch dao ®éng ®a ra. T¬ng tù nh vËy ta cã C2 cã biªn ®é lµ EQ lµ sãng h×nh sin tÇn sè lµ 3,58 Mhz biªn ®é EQ gãc pha 330

so víi gèc 00. Hai sãng C1, C2 lÖch pha nhau 900 ®îc nhËp chung trong mét m¹ch céng ®Ó cã mét sãng sin duy nhÊt lµ:

§îc thÓ hÞªn nh h×nh vÏ sau ®©y.

39

C = C1 + C2

EI

EQ

C1

C2

C

2QE2

IE

C2

C1

C = C1+ C2

C+ SAM

SAM +

OSC3,58Mc

+330 90

0

EI

EQ

00

C1

C2

EYER

EG

EB

(A) (B) (C)H×nh 2.

13

H×nh A lµ s¬ ®å khèi cña hÖ thèng ®iÒu biªn nÐn vu«ng gãc hai tÝn hiÖu mµu (C1,C2 ) vµo mét sãng mang FSC (3,58Mhz) ®Ó ë ®Çu ra ta ®îc tÝn hiÖu mµu ®iÒu biªn nÐn vu«ng gãc.H×nh B lµ ®å thÞ vector biÓu diÔn qu¸ tr×nh ®iÒu biªn nÐn vu«ng gãc, cßn h×nh C lµ ®å thÞ thêi gian cña qu¸ tr×nh nµy.

2.4.5 - M· ho¸ hÖ mµu NTSCS¬ ®å khèi cña m¹ch m· ho¸ hÖ truyÒn h×nh mµu NTSC thÓ hiÖn nh h×nh 2. 14 díi ®©y.

Ba tÝn hiÖu mµu c¬ b¶n R,G,B mµ ta cßn gäi lµ ER,EG,EB, ®îc ®-a ®Õn m¹ch ma trËn theo mét tû lÖ nhÊt ®Þnh ®Ó chuyÓn ®æi thµnh mét tÝn hiÖu ®é chãi EY cã d¶i tÇn tõ 0 4,2 MHz vµ hai tÝn hiÖu mµu, EI cã gi¶i tÇn 1,5 Mhz (thùc tÕ lµ 1,5 Mhz) vµ EQ cã gi¶i tÇn 0,5Mhz.EI vµ EQ dîc ®iÒu biªn nÐn (SAM ) víi sãng mang phô FSC = 3,58Mhz, cã pha lÇn lît lÖch 330 vµ 1230 so víi gèc pha 00. Hai sãng ®iÒu biªn nÐn EI, EQ bay giê gäi lµ C1 vµ C2. Sau ®ã ®îc nhËp chung ®Ó ®îc mét tÝn hÞÖu mµu lµ C (chóng lµ nh÷ng vector) duy nhÊt. Råi sau ®ã laÞ nhËp chung EY víi C. TÝn hiÖu

40

Matrix

SAM

SAM

+ + +

OscFSC=3,58

+330

+900

1800

Burst gate

Delay 0,7s

NTSC Color Video

H×nh 2. 14

EY

EQ

EI

ER

C1

C2

fH

EG

EB

00

EY

mµu C ®îc ®i th¼ng ®Õn bé céng cßn EY th× ®îc lµm chËm 0,7 s ®Ó ®ång pha víi tÝn hiÖu mµu C. §Ó cã thÓ t¸ch sãng ®iÒu biªn nÐn ë phÝa m¸y thu ë phÝa ®µi ph¸t ngêi ta truyÒn ®i thªm tin tøc vÒ gèc pha cña sãng mang mµu phô. Th«ng tin nµy ®îc gäi lµ loÐ mµu (Color burst), §Çu tiªn FSC cã gèc pha 00 ®îc ®¶o pha 1800 ®Ó ®a vµo cæng loÐ (Burst gate). Cæng nµy b×nh thêng ®ãng nã chØ më ra mçi dßng mét lÇn khi mµ cã xung FH r¬i vµo thÒm sau cña xung ®ång bé ngang. Khi cæng më ra cã kho¶ng tõ 8 ®Õn 12 chu kú sãng h×nh sin 3,58 Mhz cã gèc pha 1800 ®i xuyªn qua cæng, råi nhËp chung víi tÝn hiÖu chãi vµ n»m gän t¹i thÒm sau cña xung ®ång bé ngang lµ thêi gian kh«ng cã c¸c tin tøc kh¸c cña h×nh ¶nh.ë ®Çu ra cuèi cïng ta cã ®îc tÝn hiÖu h×nh mµu NTSC chøa tæng céng 7 th«ng tin lµ EY, FMSOUND, HSYN,VSYN , C1,C2, vµ Color burst.Bèn th«ng tin ®Çu lµ cña truyÒn h×nh ®en tr¾ng. Tin tøc vÒ ®é s¸ng tèi vµ FM tiÕng n»m bªn trªn møc Zero (møc BLK) cã biªn ®é tèi ®a lµ 100%, ®îc ph©n biÖt víi nhau b»ng tÇn sè (tiÕng cã tÇn sè lµ 4,5Mhz trong khi ®ã møc s¸ng tèi cã gi¶i tÇn lµ tõ 0 ®Õn 4,2 Mhz. Hai tin tøc ®ång bé n»m díi møc zero cã biªn ®é –40%. Ph©n biÖt víi nhau b»ng ®é réng cña xung.Hai th«ng tin vÒ mµu lµ EI vµ EQ n»m trong sãng ®iÒu biªn nÐn vu«ng gãc cã FSC = 3,58 Mhz. Cã biªn ®é vµ pha thay ®æi tuú theo ®iÓm mµu. Khi nhËp chung víi tÝn hiÖu ®é chãi biªn ®é cña nã cã thÓ lªn ®Õn tèi ®a lµ +133% vµ thÊp nhÊt lµ -33%. C¸ch ph©n biÖt víi tÝn hiÖu chãi lµ tÇn sè, hai th«ng tin vÒ n»m chung quanh tÇn sè 3,58Mhz, giíi h¹n vÒ phÝa thÊp nhÊt lµ (3,58 - 1,2 )Mhz = 2,38Mhz.Tin tøc cuèi cïng, loÐ mµu lµ tin tøc cÇn thiÕt ®Ó t¸ch sãng SAM, cã biªn ®é 20% n»m gän ë thÒm sau cña xung ®«ng bé ngang ®éc lËp víi 6 th«ng tin trªn.2.4.6 - Gi¶i m· mµu hÖ NTSC

M¹ch ®iÖn bé gi¶i m· mµu hÖ NTSC cã s¬ ®å khèi nhh×nh vÏ 2. 15 sau ®©y:

41

TÝn hiÖu h×nh mµu cã gi¶i tÇn n»m hoµn toµn trong kªnh sãng FCC ®îc ph¸t ra kh«ng gian gièng nh viÖc ®· lµm víi truyÒn h×nh ®en tr¾ng... Vµ b¾t ®Çu t¹i ®Çu ra cña m¹ch t¸ch sãng h×nh, ta thu ®îc tÝn hiÖu truyÒn h×nh mµu hÖ NTSC trong ®ã cã chøa tæng céng 7 tin tøc. Bèn tin tøc gièng nh cña truyÒn h×nh ®en tr¾ng lµ: EY, FM TiÕng , ®ång bé däc, ®ång bé ngang. SÏ ®îc t¸ch ra dïng vµo c¸c môc ®Ých nh ë truyÒn h×nh ®en tr¾ng. Cßn l¹i ba tin tøc vÒ mµu gåm C1, C2, vµ color Burst ®îc t¸ch ra dïng cho viÖc t¹o h×nh mµu.Tõ tÇng t¸ch sãng h×nh, toµn bé gi¶i th«ng cña EY ®îc ®a tíi m¹ch Matirix khi ®· ®i qua mét d©y trÔ 0,7 s ®Ó råi cïng víi hai tÝn hiÖu S¾c EI vµ EQ trén lÉn víi nhau t¹i matrix nµy.Toµn bé gi¶i tÇn tõ 0 ®Õn 4,2 Mhz ®ång thêi còng ®îc ®a vµo tÇng Burst gate hay ta cã thÓ gäi lµ Colour IF. §©y lµ mét tÇng khuyÕch ®¹i cã chän läc (Tuned Amp), nã chØ khuyÕch ®¹i kho¶ng tÇn sè xung quanh sãng mang 3,58Mhz, lµ tÇn sè ®· bÞ ®iÒu biªn nÐn. KÕt qu¶ lµ ë ®Çu ra ta chØ nhËn ®îc c¸c tin tøc cña mµu s¾c mµ th«i (gi¶i tÇn tõ 2,38 ®Õn 4,2 Mhz).Sãng mang phô ®· ®iÒu biªn nÐn sau ®ã rÏ lµm hai ®êng ®i vµo hai m¹ch t¸ch sãng ®iÒu biªn nÐn riªng ®Ó lÊy l¹i hai tÝn hiÖu s¾c EI vµ EQ ®a vµo m¹ch Matrix cïng víi tÝn hiÖu ®é chãi

42

Burstgate

OSCFSC3,58

+330 +900

DetI

DetQ

ColorIF

MATRIX

Im

Qm

-R-G-B

EQ00,5MHz

EI01,5M

Y=(04,2) MHz

Delay 0,7s

fH

NTSCVideo colour CRT

H×nh 2.16

EY. M¹ch Matrix sÏ céng vµ trõ c¸c ®iÖn ¸p theo mét tû lÖ nhÊt ®Þnh ®Ó ë ®Çu ra ta cã ®îc - R, -B, -G ®Ó khèng chÕ ba Cathode ®Ìn CRT.2.4.7 - KÕt luËn hÖ mµu NTSCTruyÒn ®ång thêi c¶ hai tÝn hiÖu mµu lµ EI vµ EQ .

§iÒu biªn nÐn vu«ng gãc hai tÝn hiÖu mµu lµ E I vµ EQ vµo mét sãng mang phô lµ FSC = 3,58 Mhz.TÝn hiÖu mµu NTSC chøa tæng céng 7 tin tøc, bèn tin tøc ®Çu gièng nh ë truyÒn h×nh ®en tr¾ng, ba tÝn hiÖu thªm vµo lµ E I, EQ, vµ loÐ mµu.Tin tøc thý 7 lµ tin tøc vÒ loÐ mµu lµ tin tøc vÒ gèc pha cña sãng mang phô FSC dïng cho viÖc t¸ch sãng ®iÒu biªn nÐn tÝn hiÖu mµu t¹i m¸y thu.

2-5. HÖ mµu SECAM (OIRT)

2.5.1 - Kh¸i niÖmHÖ mµu SECAM (Sequential colour a Memory - lÇn lît cã nhí). Ra ®êi t¹i Ph¸p, chÝnh thøc ph¸t sãng vµo n¾m 1965 (kªnh sãng 6,5 Mhz). Thùc hiÖn ®iÒu tÇn hai tÝn hiÖu mµu vµo mét sãng mang phô.Hai tÝn hiÖu mµu ®îc gäi lµ DR vµ DB kh«ng ®îc truyÒn ®i cïng mét lóc c¶ hai mµ chØ truyÒn ®i mét trong hai, hoÆc DR hoÆc DB HÖ mµu NTSC dïng ph¬ng ph¸p SAM vu«ng gãc, tuy r»ng cã thÓ truyÒn ®i cïng mét lóc hai tÝn hiÖu mµu trong mét sãng mang phô nhng c¸c m¸y thu h×nh mµu cña hÖ nµy ®Òu ph¶i sö dông mét nóm ®iÒu chØnh mµu ®îc gäi lµ nóm “HUE”.MÆt kh¸c ngêi ta còng nhËn thÊy r»ng kh¶ n¨ng nhËy c¶m ®èi víi mµu s¾c cña m¾t lµ rÊt kÐm. H¬n n÷a sù kh¸c biÖt vÒ mµu s¾c cña hai dßng kÕ cËn nhau lµ kh«ng ®¸ng kÓ.XuÊt ph¸t tõ nh÷ng nhËn xÐt trªn Henry de France ®· ®a ra ph¬ng ph¸p truyÒn lÇn lît (sequential) tõng dßng mét, mét trong hai tÝn hiÖu mµu cho mçi dßng quÐt.ë m¸y thu, t¹i mçi dßng quÐt ®Ó cã ®ñ hai tÝn hiÖu s¾c gióp t¸i lËp hai tin tøc mµu ngêi ta cã thÓ mîn mét tÝn hiÖu s¾c cßn

43

l¹i cña dßng võa quÐt, ®Ó dïng chung cho dßng ®ang quÐt (vèn ®· cã s½n mét tÝn hiÖu s¾c) .Cô thÓ lµ ë dßng thø N, truyÒn ®i R-Y ch¼ng h¹n th× dßng kÕ tiÕp, dßng N+1 truyÒn ®i B-Y, dßng kÕ tiÕp n÷a l¹i truyÒn ®i R-Y .. råi l¹i B-Y. Dßng thø N+1 ch¼ng h¹n tÝn hiÖu s¾c nhËn ®îc lµ B- Y muèn t¸i t¹o l¹i mµu, cã thÓ mîn thªm R - Y cña dßng bªn trªn tøc lµ dßng N .§iÒu nµy cã thÓ thùc hiÖn ®îc b»ng c¸ch dïng mét d©y trÔ (Delay line), mµ thêi gian gi÷ trÔ tÝn hiÖu lµ 1H = mét dßng quÐt tøc lµ b»ng 64 s.Nh vËy t¹i mçi dßng quÐt lóc nµo còng vÉn cã ®ñ hai tÝn hiÖu s¾c ®Ó t¹o l¹i h×nh ¶nh mµu. Mét cña chÝnh dßng ®ang ph¸t, mét cña dßng bªn trªn ®îc gi÷ l¹i.Vµo mçi thêi ®iÓm, lóc nµo còng chØ cã mét tÝn hiÖu s¾c ®îc truyÒn ®i. Vµ nh vËy cã thÓ sö dông ph¬ng ph¸p ®iÒu tÇn sãng mang phô thay cho ph¬ng ph¸p ®iÒu biªn nÐn vu«ng gãc, vµ kh¾c phôc ®îc viÖc sai pha.2.5.2 - M· ho¸ SECAM c¨n b¶n.

H×nh 2. 17 lµ s¬ ®å khèi mét m¹ch m· ho¸ SECAM c¬ b¶n.Mét chuyÓn m¹ch S ®ãng më theo nhÞp FH/ 2, hay nãi kh¸c ®i cø mét dßng ®ãng lªn R-Y th× dßng tiÕp theo l¹i ®ãng xuèng B-Y trong 1H = 64 s. Nh vËy ë m¹ch ®iÒu tÇn lóc nµo còng chØ cã hoÆc lµ R-Y hoÆc lµ B-Y lÇn lît cø mét dßng thay ®æi

44

FM+

OSCFSC= 443Mc

ER

EG

EB

SECAMCOLORVIDEO

DL

FH /2

EB-EY

SER-EY

EY

H×nh 2. 17

1 lÇn. TÇn sè sãng mang phô vÉn ®îc chä lµ béi sè lÎ cña mét nöa tÇn sè ngang, ®Ó hy väng cã kh¶ n¨ng tù khö t¹p ©m.Sãng FMR (®iÒu tÇn R-Y) hoÆc FMB (®iÒu tÇn cña B-Y) ®îc nhËp chung víi tÝn hiÖu chãi (EY) ®Ó cã ®îc tÝn hiÖu h×nh mµu SECAM. VÒ ph¬ng diÖn gi¶i tÇn, tÝn hiÖu nµy vÉn n»m trong kªnh sãng OIRT tøc lµ tõ 0 ®Õn 6,2 Mhz cho EY, t¹i 6,5 mhz lµ tin tøc cña ©m thanh ®· ®îc ®iÒu tÇn. TÇn sè sãng mang phô lóc nghØ lµ 4,43 Mhz. Hai tin tøc vÒ mµu vµo mçi thêi ®iÓm lóc nµo còng chØ xuÊt hiÖn hoÆc lµ FMB hoÆc lµ FMR n»m ë chung quanh 4,43 Mhz víi biªn ®é lµ +25% so víi 100% lµ biªn ®é cña tÝn hiÖu ®é chãi. ThÓ hiÖn nh h×nh 2. 18 sau ®©y.

Cuèi cïng lµ gi¶i phæ cña tÝn hiÖu truyÒn h×nh mµu SECAM thÓ hiÖn nh h×nh 2. 19 sau ®©y.

45

EY max 100%

C max 125%

(H + V) Sync

C Min -25%

Sync – 40%

Blanking 0%

H×nh 2. 18

H×nh 2. 19

EY

MHz6,2

6,5

FM Sound

4,43

25%FMR or FMB

2.5.3 - GiaØ m· SECAM c¨n b¶nViÖc gi¶i m· tÝn hiÖu mµu hÖ SECAM ®îc tiÕn hµnh nh h×nh vÏ 2. 20 sau ®©y:

Toµn bé gi¶i tÇn cña tÝn hiÖu mµu SECAM ®îc chia lµm hai ®-êng:§êng tÝn hiÖu EY ®îc ®a th¼ng ®Õn m¹ch Matrix sau khi ®i qua d©y trÔ 0,7s §êng thø hai ®i qua khuyÕch ®¹i trung tÇn mµu ®Ó läc ra kho¶ng tÇn sè cña sãng mang phô ®· ®iÒu tÇn (FMR hoÆc FMB) sau ®ã sãng mang phô l¹i rÏ lµm hai ®êng:Mét ®êng ®i th¼ng ®Õn chuyÓn m¹ch, mét ®êng ®i qua d©y trÔ 64s råi míi ®Õn chuyÓn m¹ch. Nh vËy t¹i chuyÓnn m¹ch nÕu ®êng ®i th¼ng lµ FMR th× ®êng qua d©y trÔ lµ FMB vµ ng-îc l¹i vµ chuyÓn m¹ch ®iÖn tö ®ãng më theo nhÞp FH/ 2, sao cho FMR vµ FB ®i vµo ®óng vµo ®êng t¸ch sãng cña nã. ë ®Çu vµo cña m¹ch Matrix ngoµi EY ra th× lóc nµo còng cã c¶ hai tÝn hiÖu ER – EY vµ EB – EY . §Çu ra cña matrix cã çc tÝn hiÖu lµ - EY, ER – EY, EB - EY, EG - EY ®cÓ ®a vµo Matrix chãi s¾c t¹i Cathode ®Ìn h×nh.2.5.4 - Çc thiÕu sãt cña hÖ SECAM.Ta kh«ng thÓ chän ®îc FSC = (2n + 1) FH / 2 ( béi sè lÎ cña FH) ®Ó lo¹i bá t¹p ©m bëi v× tÇn sè sãng mang phô b©y giê lu«n lu«n thay ®æi do bÞ ®iÒu tÇn. MÆt kh¸c ta biÕt r»ng hÇu hÕt çc c¶nh trong thiªn nhiªn hÇu hÕt cã ®é b·o hoµ mµu rÊt kÐm nªn biªn ®é tÝn hiÖu mµu nhá ta l¹i còng cã víi hÖ NTSC

46

SECAMcolor Video

Color IF

Delay 1H

DETFBR

DETFMB

Matrix

Delay 0,7s

ER-EY

EB-EY

ToCathodecolour

Pix tube

-E Y

ER-E Y

EG-E Y

EB-E Y

E Y

FH/2

SW

H×nh 2. 20

biªn ®é sãng mang phô rÊt nhá (v× bÞ nÐn) vµ ë c¶nh tr¾ng th× biªn ®é sãng mang phô = “0”. Do ®ã nhiÔu bÞ h¹n chÕ tèi ®a.§èi víi hÖ SECAM ta kh«ng thÓ lµm thÕ ®îc v× biªn ®é cña sãng mang cña hÖ lµ lu«n lu«n kh«ng thay ®æi trong chÕ ®é ®iÒu tÇn, bÊt chÊp tÝn hiÖu s¾c lµ bao nhiªu.Bëi vËy nÕu ta ®Ó biªn ®é cña FMR vµ FMB lín thÝ nã sÏ g©y nhiÔu cho EY, cßn ngîc l¹i nÕu ta gi¶m nhá biªn ®é cña hai tÝn hiÖu mµu th× nã sÏ bÞ EY g©y nhiÔu. Cuèi cïng ngêi ta ®· chän biªn ®é cña FMR vµ FMB = 25% cña EY ®Ó chÊp nhËn mét sù xuyªn nhiÔu võa ph¶i gi÷a hai tÝn hiÖu nµy.2.5.5 - Tû sè tÝn hiÖu trªn nhiÔuSù xuyªn nhiÔu ë çc mµu ë hÖ SECAM b©y giê lµ kh«ng cßn ®ång ®Òu, v× trong ®iÒu tÇn biªn ®é nhiÔu tû lÖ nghÞch víi qu·ng di tÇn tøc lµ tû lÖ nghÞch víi víi biªn ®é cña tÝn hiÖu s¾c vèn ®· kh«ng ®ång ®Òu. Mét bøc ¶nh cã nhiÒu mµu, mµ møc ®é nhiÔu ë mçi mµu lµ kh¸c nhau, sÏ g©y khã chÞu h¬n cho ngêi xem h¬n lµ ®é nhiÔu cao ®ång ®Òu ë tÊt c¶ çc mµu.2.5.6 - NhËn d¹ng mµuViÖc gi¶i m· mµu ë m¸y thu chØ ®¹t ®îc kÕt qu¶ khi mµ chuyÓn m¹ch ®iÖn tö ë h×nh 2. 20 ®ãng ®óng vÞ trÝ ®Ó FMR

vµ FMB ®i vµo ®óng ®êng t¸ch sãng cña nã. §iÒu nµy cã nghÜa lµ hÖ SECAM sÏ ph¶i truyÒn ®i thªm çc tin tøc vÒ nhËn d¹ng mµu (Identfication) ®Ó gióp cho chuyÓn m¹ch ®iÖn tö ®ãng më ®îc ®óng vÞ trÝ.

2.5.7 - HÖ SECAM IIB.

47

H×nh vÏ 2. 21 m« t¶ toµn bé m¹ch m· ho¸ SECAM IIIB.

Ba th«ng tin c¬ b¶n vÒ mµu s¾c lµ ER, EB, EG ®îc mét m¹ch Matrix chuyÓn ®æi thµnh mét tÝn hiÖu chãi lµ EY cã gi¶i tÇn tõ 0 ®Õn 6,2 Mhz vµ hai tÝn hiÖu mµu lµ -DR vµ DB cã gi¶i tÇn lµ 1,5 Mhz, sau ®ã ngêi ta cho tin tøc nhËn d¹ng tõng b¸n ¶nh (vertical half identificatioln) nhËp chung vµo –DR vµ DB. §ã lµ 9 xung ©m h×nh thang xuÊt hiÖn cø mçi b¸n ¶nh mét lÇn trong thêi gian xo¸ däc. Sau khi ra khái m¹ch céng, tÝn hiÖu s¾c –DR

®îc ®¶o pha 1800 ®Ó thµnh DR ®Ó ®i vµo m¹ch tiÒn nhÊn 2 vµ tin tøc nhËn d¹ng tõng b¸n ¶nh sÏ trë thµnh xung d¬ng. Trong lóc ®ã DB ®i th¼ng vµo m¹ch tiÌn nhÊn 3 víi c¸c xung nhËn d¹ng tõng b¸n ¶nh n»m trong nã lµ xung ©m. Sau khi ra khái m¹ch tiÒn nhÊn tÇn sè cao DR vµ DB ®îc ®a vµo chuyÓn m¹ch SW1 ®ãng më theo nhÞp FH/2 ®Ó chän hoÆc lµ DR hoÆc lµ DB lÇn lît cho tõng dßng mét. TiÕp theo lµ mét m¹ch läc th«ng thÊp (LPF) ®Ó lo¹i bá c¸c thµnh phÇn tÇn sè cao h¬n 1,5 Mhz lµ gi¶i tÇn cña DB vµ DR. Mét m¹ch h¹n biªn tiÕp theo sau ®Ó giíi h¹n biªn ®é cña DR vµ DB kh«ng cho vît qu¸ 1v gióp cho sù giíi h¹n qu·ng di tÇn cña m¹ch ®iÒu tÇn (FM) n»m trong gi¶i tÇn sè ®· ®Þnh s½n.

48

ALCDL

FH /2

+

ER

EG

EB

+1

+ 2

1800

Comparation

LPF1,5Mc

Limiter S

CInvert

Bell

FM

+ 3

FOR FOR

SECAMColorViDEO

1H

9 pulsseV. Ident

H×nh 2. 21

DB

DR

-DR1,5Mc

DB1,5Mc

EY

6,2Mc

0,7 s

SW1

2

3

1

SW2

TÇn sè sãng mang phô ®a vµo m¹ch ®iÒu tÇn lµ FOR = 4,40625 Mc, hoÆc FOB = 4,2500Mc tuú theo tÝn hiÖu s¾c ®a vµo ®a vµo m¹ch ®iÒu tÇn lµ DR hay DB. Nh vËy chuyÓn m¹ch SW2 còng ph¶i ®ãng më theo nhÞp FH/2 vµ ph¶i ®ång bé víi chuyÓn m¹ch SW1.Ra khái m¹ch ®iÒu tÇn sãng ®iÒu tÇn FMR vµ FMB ®îc ®a vµo m¹ch ®¶o pha sãng mang phô (SUB Carrier Invert) ®Ó khö t¹p ©m, sau ®ã ®îc ®a qua m¹ch läc chu«ng (Bell filter) ®Ó ®Ì tÇn sè ë gi÷a gi¶i (4,286)Mhz xuèng. Cuèi cïng m¹ch tù chØnh ALC (Auto Level Control), ®Ó tù ®éng gi÷ møc cña FMR vµ FMB lµ 10% ë tÇn sè 4,286 so víi møc cùc ®¹i lµ 100% lµ møc cña EY.

§Ó thùc hiÖn viÖc nµy, tõ tÝn hiÖu EY, ngêi ta läc ra biªn ®é cña EY t¹i tÇn sè 4,286Mc vµ ®a vµo m¹ch so s¸nh.

(Comparator) víi biªn ®é cña FMR vµ biªn ®é cña FMB ra tõ sau läc chu«ng. KÕt qu¶ so s¸nh lµ ¸p sai sè mét chiÒu ®a vµo ®iÒu khiÓn m¹ch ALC.Sau khi ®· cã FMR vµ FMB ngêi ta nh¹p chung FMR vµ FMB víi tÝn hiÖu chãi. D©y trÔ 0,7s lµ ®Ó t¹o thµnh mét Delay cho tÝn hiÖu ®é chãi EY. Sau cïng ë m¹ch ra cña bé céng 3 ta ®îc tÝn hiÖu h×nh mµu tæng hîp hÖ SECAM, cã d¹ng nh h×nh vÏ 2. 22 . 2.5.8 - NhËn d¹ng hay ®ång bé mµu (Colour

Identification á Colour sync)49

EY max 100%

C max 115%

(H + V) Sync

C Min dßng R - 15%

Sync- 40%

Burst 15%

EY max 100%

C max 112%

C Min dßng B - 12%

Blanking 0%Burst

12%

H×nh 2. 22

TÝn hiÖu mµu SECAM truiyÒn ®i lÇn lît cø mét dßng FMR th× mét dßng lµ FMB råi l¹i FMR .... t¹i m¸y thu sÏ ph¶i gi÷ trÔ l¹i tÝn hiÖu s¾c cña dßng bªn trªn dïng cho dßng bªn díi. Hai m¹ch t¸ch sãng FM riªng biÖt, mét ho¹t ®éng ë tÇn sè nghØ FOR = 4,4062Mc ®Ó t¸ch sãng FMR vµ mét ho¹t ®éng ë tÇn sè FMB = 4,2500Mc ®Ó t¸ch sãng FMB. ®Ó ®¶m b¶o chuyÓn m¹ch ®iÖn tö ho¹t ®éng ®óng pha víi tÝn hiÖu FMR vµ FMB ®· ph¸t ®i th× phÝa ®µi ph¸t ph¶i truyÒn ®i th«ng tin vÒ nhËn d¹ng mµu hay burst mµu.Ta l¹i biÕt xung so¸ Ver (Vertical Blanking) cã thêi gian tæng céng lµ 20H (1H = 64s), trong ®ã 5H lµ thuéc b¸n ¶nh tríc. (b¸n ¶nh ch½n ch¼ng h¹n) vµ 15 H thuéc b¸n ¶nh sau (b¸n ¶nh lÎ ch¼ng h¹n). Xung ®ång bé däc gåm tæng céng 7,5H, trong ®ã 5H lµ thuéc b¸n ¶nh tríc cßn 2,5H lµ thuéc b¸n ¶nh sau. Nh vËy cßn l¹i 20-7,5 = 12,5H , n»m trong thêi gian xo¸ däc lµ thêi gian cßn ®Ó trèng, kh«ng t¹o h×nh.

Ngêi ta lîi dông thêi gian nµy ®Ó chÌn vµo 9 xung ©m h×nh thang nhËn d¹ng däc cã chu kú mçi xung lµ 1H. ë b¸n ¶nh çc xung nµy n»m ë çc dßng 7,9,11 ....vµ dßng thø 23. T¬ng tù nh vËy ë b¸n ¶nh ch½n, çc xung nµy n»m ë dßng thø 8,10,12.....®Õn dßng thø 24. H×nh b¾t ®Çu ®îc t¹o l¹i ë b¸n ¶nh lÎ lµ dßng thø 31 vµ ë b¸n ¶nh ch½n lµ dßng thø 32. Nh vËy tû träng thêi gian xo¸ däc vÉn cßn thõa 3 dßng kh«ng cã t¹o h×nh. §ã lµ çc dßng 25, 27, 29 ë b¸n ¶nh lÎ vµ dßng 26,28,30 ë b¸n ¶nh ch½n.Ta l¹i biÕt tÝn hiÖu s¾c -DR = +1,9(ER-EY) vµ xung nhËn d¹ng däc ©m ®îc nhËp chung víi -DR . Nh vËy ë pha ban ®Çu (pha cña ER-EY vµ EB-EY), tin tøc nhËn d¹ng däc lu«n lu«n n»m díi møc Zero cïng víi çc tin tøc ®ång bé däc, ®ång bé ngang. – DR sau ®ã ®îc ®¶o pha 1800 ; vµ trë thµnh DR trong ®ã xung nhËn d¹ng däc trë thµnh d¬ng, cßn DB vÉn gi÷ nguyªn pha ban ®Çu víi xung nhËn d¹ng däc cã pha ©m. TÊt c¶ ®îc ®a vµo m¹ch ®iÒu tÇn lÇn lît t¨ng dßng mét ®Ó cã FMR vµ FMB . Trong FMR , nh vËy tin tøc nhËn d¹ng däc bÞ lÖch vÒ phÝa ph¶i (TÇn sè

50

FOR lín h¬n tÇn sè nghØ) vµ trong FMB tin tøc nhËn d¹ng däc bÞ lÖch vÒ phÝa tr¸i (tÇn sè FMB nhá h¬n tÇn sè nghØ).

T¹i m¸y thu, sau khi t¸ch sãng, nÕu kh«ng cã g× sai sãt th× t¹i Cathode ®Ìn CRT ta ®îc -ER, -EG , -EB . Nh vËy c¸c xung nhËn d¹ng däc sÏ ph¶i lµ c¸c xung d¬ng.2.5.9 - NhËn d¹ng ngang hay nhËn d¹ng tõng dßng mét

(H. Ident or Line Ident)ë mçi dßng khi ®a vµo ®iÒu tÇn víi sãng mang phô ngêi ta ®a c¶ thêi gian thÒm sau cña xung ®ång bé ngang vµo. Møc cña thÒm sau lµ Zero Volt, do ®ã ë dßng ®ang truyÒn ®i DR (dßng R), t¹i thêi gian thÒm sau nµy sãng FMR sÏ cã tÇn sè chÝnh lµ tÇn sè nghØ FOR víi biªn ®é s¸c ®Þnh bëi läc chu«ng lµ 15%. T-¬ng tù nh vËy ë dßng B, trong thêi gian thÒm sau xung ®ång bé ngang lµ FOB víi biªn ®é lµ 12%. Chóng ®îc gäi lµ loÐ mµu (Colour burst) vµ lµ tin tøc nhËn d¹ng tõng dßng mét h×nh vÏ 2. 23.

T¹i m¸y thu mét tÇng gäi lµ cæng loÐ (Burst gate) sÏ chØ ®îc më ra trong thêi gian thÒm sau ®Ó trÝch ra tin tøc loÐ mµu. Sau ®ã mét tÇng t¸ch sãng FM ho¹t ®éng ë tÇn sè nghØ lµ FOB vµ (hoÆc lµ FOR ) sÏ thùc hiÖn t¸ch sãng loÐ mµu ®Ó lÊy ra xung d¬ng (hoÆc ©m) cã tÇn sè lµ FH/2 víi pha ®îc x¸c ®Þnh bëi chÝnh dßng ®ang truyÒn lµ dßng R hoÆc dßng B. Xung FH/2 nµy ®îc söa d¹ng vµ trùc tiÕp ®a vµo ®iÒu khiÓn chuyÓn m¹ch ®iÖn tö gióp FMR vµ FMB ®i ®óng ®êng t¸ch sãng cña chóng.2.5.10 - Gi¶i m· SECAM (SECAM Decode)

51

(H + V) Sync dßng R

- 40%

FOR 15%

Blanking 0%

Thêi gian thÒm sau

dßng B

H×nh 2. 23

FMR FMB

FOR 12%

H×nh 2. 24 m« t¶ toµn bé qu¸ tr×nh gi¶i m· SECAM. B¾t ®Çu tõ ®Çu ra cña tÇng t¸ch sãng h×nh, toµn bé gi¶i tÇn cña EY ®îc khuyÕch ®¹i h×nh (Video amp) ®Ó ®a vµo mét m¹ch Matrix chãi s¾c víi pha lµ -EY. Vai trß cña d©y trÔ 0,7 s lµ ®Ó t¹o ra sù ®ång pha gi÷a tÝn hiÖu chãi vµ tÝn hiÖu s¾c. Mét nh¸nh rÏ ngang qua läc chu«ng xÊp ®Ó bï l¹i viÖc ®· nÐn FMR vµ FMB

xuèng bëi läc chu«ng ngöa trong qu¸ trr×nh m· ho¸. Sau ®ã tÇng khuyÕch ®¹i trung tÇn mµu (Colour IF) sÏ läc ra kho¶ng tÇn sè cña FMR vµ FMB vµ lo¹i bá tÊt c¶ nh÷ng tÇn sè kh«ng cÇn thiÕt kh¸c.ë ®Çu ra cña tÇng Colour IF l¹i ®îc rÏ lµm hai nh¸nh (h×nh vÏ 2.24)

Mét ®i th¼ng ®Õn chuyÓn m¹ch cßn gäi lµ kªnh th¼ng, mét ®i ngang qua d©y trÔ 1H = 64s ®Ó gi÷ l¹i tin tøc cña dßng tr-íc, ®Ó ®i ®Õn vÕ cßn l¹i cña chuyÓn m¹ch (kªnh trÔ).ë hai ®Çu vµo cña chuyÓn m¹ch, nh vËy nÕu ë ®Çu trªn (kªnh th¼ng) lµ FMR cña dßng ®ang ph¸t th× ®Çu díi (kªnh trÔ) lµ FMB

cña dßng bªn trªn. Ngîc l¹i nÕu ®Çu bªn trªn lµ FMB th× ®Çu díi lµ FMR. ChuyÓn m¹ch sÏ ®ãng më theo nhÞp FH/2 . Vµ ta h·y gi¶ sö r»ng pha cña cña xung nhÞp lµ ®óng th× ®êng ra bªn trªn sÏ lu«n lu«n lµ FMR cßn ®êng ra bªn díi sÏ lu«n lu«n lµ FMB. Mét lµ cña dßng ®ang ph¸t, mét lµ cña dßng bªn trªn.

52

Y Amp

4,286

COLOR IF

DELAY LH

L.Ident SWICHING

genV.Ident

limiter

FMDETB-Y AMP

limiter

FMDET R-Y AMP

G-Y AMP

+DR

-DB

-EY

ER-EY

EG - EY

EB-EY

Bell filter

Secam Color Video Delay 0,7s

Y+CMATRIX

CRT

-R

-B

-G

H×nh 2. 24

Hai tÝn hiÖu FMR vµ FMB sau ®ã ®îc h¹n biªn råi ®a vao hai m¹ch t¸ch sãng FM riªng, mét ho¹t ®éng ë tÇn sè nghØ 4,2500Mc cho t¸ch sãng FMB vµ mét ë tÇn sè nghØ lµ 4,40625 cho FMR . Ta ®Ó ý lµ hai m¹ch t¸ch sãng FM nµy h¹t ®éng ngîc pha víi nhau (biÓu diÔn b»ng hai DIODE ngîc nhau trªn h×nh vÏ). ë m¹ch t¸ch sãng FMR, pha cña tÝn hiÖu s¾c ®îc gi÷ nguyªn, trong lóc ë mµ chØ t¸ch sãng FMB, pha cña tÝn hiÖu s¾c bÞ ®¶o 1800. ë ®Çu ra cña hai m¹ch t¸ch sãng sÏ lµ +DR vµ -DB, tiÕp tôc gi¶i nhÊn ®Ó nÐn biªn ®é ë tÇn sè cao cña DR vµ DB xuèng, lÊy l¹i biªn ®é ban ®Çu ®· bÞ sai ®i do qu¸ tr×nh tiÒn nhÊn trong lóc m· ho¸. Sau ®ã l¹i khuyÕch ®¹i c«ng xuÊt R-Y vµ B-Y ®Ó cã ®îc ER - EY vµ EB - EY.TiÕp theo ta cã ®îc hiÖu sè mµu EG - EY, b»ng c¸ch lÊy 51% cña ER -EY nhËp chung víi 18% (céng víi nhau) cña EB - EY. Nh vËy ë ®Çu vµo cña m¹ch Matirix chãi s¾c lµ ba hiÖu sè mµu vµ -EY, chóng céng tuyÕn tÝnh víi nhau ®Ó ë ®Çu ra ta cã ®îc ba tÝn hiÖu mµu c¬ b¶n víi cùc tÝnh ©m lµ : -ER,, -EG, -EB , ®a vµo ®iÒu chÕ Cathode ®Ìn CRT ®Ó t¸i t¹o l¹i h×nh ¶nh mµu.LoÐ mµu cña tõng dßng ®îc trÝch ra tù t¸ch sãng FM ®Ó lÊy ra xung FH/2 cã pha ®· chuÈn ®óng theo tõng dßng R hoÆc B (h×nh 2. 25) , ®Ó trùc tiÕp ®iÒu khiÓn m¹ch t¹o xung chuyÓn m¹ch cho lu«n lu«n ®óng (kh«ng chê cã sai th× söa nh viÖc nhËn d¹ng tõng b¸n ¶nh mµ phÇn SECAM c¬ së ®· ®Ò cËp)

KÕt luËn vÒ hÖ SECAMTruyÒn lÇn lît tõng dßng mét hai tÝn hiÖu s¾c DR vµ DB, cø

mét dßng truyÒn DR th× mét dßng truyÒn DB.

53

Burst Gate

FM .FOR

(FOB ) Shapping

SECAM ColourVideo

Xung më cæng

FOBFOR FORFOB

2H HH

FH/2

H×nh 2. 25

§iÒu tÇn DR vµ DB vµo hai sãng mang phô riªng biÖt víi FOR

= 4,40625 vµ FOB = 4,2500Mc. Kho¶ng tÇn sè chøa tin tøc cña DR vµ DB lµ tõ 4,02 ®Õn 4,68Mc

TÝn hiÖu SECAM cã 8 tin tøc gåm 4 tin tøc cña ®en tr¾ng vµ FMR,FMB (chØ xuÊt hiÖn hoÆc çi nµy hoÆc çi kia). Tin tøc thø 7 lµ nhËn d¹ng däc vµ thø 8 lµ nhËn d¹ng ngang chØ ®îc sö dông mét trong hai t¹i m¸y thu.

Tin tøc thø 8 lµ loÐ mµu lµ tin tøc ®Ó nhËn d¹ng ngang hay nhËn d¹ng tõng dßng mét.2-6. HÖ mµu PAL (Phase Alternative Line)PAL phase alternative line – Hay ta nãi pha thay ®æi theo tõng dßng. §©y lµ hÖ truyÒn h×nh mµu ra ®êi t¹i t©y ®øc chÝnh thøc ph¸t sãng vµo n¨m 1966 trªn kªnh sãng CCIR (5,5 Mc). Ph-¬ng ph¸p m· ho¸ cã thÓ xem nh lµ NTSC c¶i tiÕn, hai tÝn hiÖu s¾c lµ U vµ V vÉn ®îc ®iÒu biªn nÐn vu«ng gãc vµo mét sãng mang phô ®îc chän lµ béi sè lÎ cña FH/2 (FSC = 4,43Mc) nhng mét trong hai tÝn hiÖu s¾c (tÝn hiÖu V) b©y giê ®îc ®¶o pha lÇn lît tõng dßng mét. B»ng çch nµy, t¹i m¸y thu tÝn hiÖu s¾c ®îc tù ®éng söa sai pha nÕu nh cã sai, vµ nh vËy ®· kh¾c phôc ®îc nhîc ®iÓm cña hÖ NTSC.2.6.1 Çc kh¸i niÖm c¬ b¶n Hai tÝn hiÖu s¾c ®îc ®Þnh nghÜa lµ

U = 0,493 (EB – EY)V = 0,877 (ER – EY)

Hai hÖ sè nÐn 0,493 vµ 0,877 ta ®· thÊy ë hÖ mµu NTSC nhng ë PAL ngêi ta kh«ng xoay hÖ trôc ®i 330, gi¶i tÇn cña U vµ V

vÉn lµ tõ 0 ®Õn 1,5Mc. To¹ ®é mµu cè ®Þnh nhh×nh 2. 26.

54

H×nh 2. 26

M

V

U

M’

Burst+

1350

-V

V

Burst-1350

2.6.2 M· ho¸ PAL c¨n b¶nH×nh vÏ 2. 27 sau ®©y sÏ m« t¶ ®Çy ®ñ qu¸ tr×nh m·

ho¸ c¸c th«ng tin c¬ b¶n cña hÖ PAL.Pal vÉn sö dông ph¬ng ph¸p ®iÒu biªn nÐn vu«ng gãc nh

ë NTSC, chØ thay ®æi vÒ gèc pha cña sãng mang phô.Gèc pha 00 ®îc dïng ®Ó ®iÒu biªn nÐn tÝn hiÖu s¾c U, (ë

NTSC lµ 330).

Gãc pha -900 vµ +900 lÇn lît tõng dßng mét ®Ó ®iÒu biªn nÐn tÝn hiÖu s¾c V thay v× lu«n lu«n lµ 1230 nh ë NTSC.

55

Matrix

SAM 1

SAM 2

++ +

OscFSC=4,43

Burst gate

Delay 0,7sPALColor Video

H×nh 2. 27

EY

U

V

ER

C1

C2

EG

EB

00 +900 -

900

+1350

-1350

FH

0-1,5Mc

0-1,5Mc

FH / 2

S1 S2

Pha cña loÐ mµu lµ -1350 vµ +1350 lÇn lît tõng dßng mét tuú theo dßng ®ang truyÒn ®i cã pha cña V lµ -900 hay +900 (thay v× lu«n lu«n lµ -1800 nh ë NTSC).Gi¶i phæ vµ tÝn hiÖu Video tæng hîp cã d¹ng nh h×nh vÏ 2. 28 sau.

2.6.3 Gi¶i m· PAL (Pal Decode)H×nh 2.29 díi ®©y m« t¶ toµn bé ho¹t ®éng cña m¹ch gi¶i m· hÖ PAL. Toµn bé gi¶i tÇn cña tÝn hiÖu chãi (tõ 0 ®Õn 6,2 Mc) ®i th¼ng ®Õn m¹ch Matrix ngang qua mét d©y trÔ 0,7s. TÝn hiÖu s¾c n»m trong sãng mang phô 4,43Mc ®· ®îc ®iÒu biªn nÐn vu«ng gãc ®îc trÝch ra nhê tÇng Clour IF.

56

Burst

Eymax100%

C MAX133%

CMIN -33%

BLKG0%

C1 vµ C2

MC6,5

FMSound

EY

4,432,93

LV

0

C1 C2

H×nh 2. 28

Tíi ®©y sãng ®iÒu biªn nÐn vu«ng gãc rÏ lµm ba ®êng: ®êng mét ®îc ®¶o pha 1800 ra ë ®iÓm A trªn h×nh vÏ, ®êng thø hai ®i ngang qua d©y trÔ 64s vµ ra ë ®iÓm B, ®êng thø ba ®i trùc tiÕp ®Õn ®iÓm C. Ta lÊy tÝn hiÖu ë c¸c ®iÓm Avµ B, B vµ C céng l¹i víi nhau ta cã kÕt qu¶ nh b¶ng sau.

Dßng nPh¸t U,V

Dßng n+1

Ph¸t U,-V

Dßng n +2Ph¸t U,V

Dßng n+3

Ph¸t U,-V

A -U, -V -U, +VA + B = +2V

B + C = +2U

-U, -VA + B = -2V

B + C = +2U

-U, +VA + B = +2V

B+C = +2U

B U, V U, -V U, V

C U, V U, -V

U, V U, -V

57

-1350

MATRIX

Delay 0,7s

Burst

gate

OSC4,43

+1350

+1 Det VColor IF

fH

NTSCVideo colour 18

00

Del.1h

+2 Det u

-1350

Phas.comp

Switching

Y+C

FH/2

B

A

C

2V

+2U

2V

2U

R-Y

H×nh 2. 29

B-Y

G-Y

E..SW

-R

-G

-B

Quan s¸t b¶ng trªn ta thÊy t¹i ®Çu ra cña bé céng 1 (A + B) ta lu«n lu«n cã 2V, tøc lµ cø mét dßng lµ + 2V th× mét dßng lµ -2V. T¬ng tù nh vËy t¹i ®Çu ra cña bé céng 2 ta lu«n cã +2U. Hai m¹ch t¸ch sãng ®iÒu biªn nÐn víi c¸c pha cña sãng h×nh sin lµ 4,43 Mc thÝch hîp sÏ gióp lÊy l¹i hai ®iÖn ¸p +2V vµ +2U, ®Ó ®a vµo m¹ch Matrix gióp t¸i t¹o l¹i c¸c hiÖu sè mµu.§Ó cã thÓ t¸ch sãng ®iÒu biªn nÐn, pha cña sãng mang phô ®a vµo m¹ch t¸ch sãng V sÏ lÇn lît ph¶i cã pha lµ 900 tuú theo sãng ®iÒu biªn nÐn cã biªn ®é lµ +2V hay -2V.Pha cña sãng mang phô ®a vµo t¸ch sãng U sÏ lu«n lu«n ph¶i lµ 00. Muèn ®¹t ®îc ®iÒu nµy, ®Çu tiªn tÇng Burst gate trÝch ra tin tøc cña loÐ mµu víi pha lÇn lît lµ 1350 cho mçi dßng (cø mét dßng + th× mét dßng -). TiÕp theo lµ hai m¹ch lµm trÔ pha cña FSC ®i 1350 vµ sím pha cña FSC lªn 1350 ®Ó ®a vµo mét chuyÓn m¹ch ®iÖn tö ho¹t ®éng víi nhÞp FH/ 2 t¬ng tù nh chuyÓn m¹ch ®iÖn tö ®· cã ë SECAM.Gi¶ sö dßng ®ang truyÒn ph¸t ®i lµ +V, th× pha cña loÐ mµu (hay pha cña th¹ch anh t¹o FSC ) sÏ lµ +1350. Lóc nµy ë ®Çu vµo cña t¸ch sãng V sãng ®iÒu biªn nÐn cã biªn ®é lµ -2V vµ pha lµ -900.§ång thêi ®Çu vµo cña t¸ch sãng U sãng ®iÒu biªn nÐn sÏ cã biªn ®é lµ 2U vµ pha lµ 00. Nh vËy c¶ hai vÕ cña chuyÓn m¹ch ®iÖn tö sÏ ph¶i ®ãng lªn trªn, lóc nµy pha cña ®êng t¸ch sãng U sÏ lµ +1350 vµ -1350 nh vËy tæng cña chóng lµ = 00, vµ pha cña t¸ch sãng V sÏ lµ +1350

+ 1350 = +2700 = -900. T¬ng tù nh vËy, ®Õn dßng kÕ tiÕp, ®µi ph¸t truyÒn ®i U, -V, chuyÓn m¹ch ®iÑn tö sÏ ph¶i ®ãng xuèng díi vµ pha cña t¸ch sãng U sÏ lµ : -1350 + 1350 = 00 vµ pha cña cña t¸ch sãng V sÏ lµ -1350 -1350 = -2700 =+900 .§Ó chuyÓn m¹ch ®iÖn tö ho¹t ®éng ®óng víi nhÞp FH / 2 lu«n lu«n ®óng vÞ trÝ nh yªu cÇu võa m« t¶. Ta thùc hiÖn viÖc so pha cña loÐ mµu (pha cña FSC ph¸t ra tõ th¹ch anh 4,43) víi pha cña ®êng t¸ch sãng V sau khi ®· lµm chËm bít ®i -1350. NÕu

58

chuyÓn m¹ch ®iÖn tö ®· ®ãng ®óng th× pha chËm l¹i –1350

cña ®êng t¸ch sãng V sÏ trïng víi pha cña loÐ mµu, ®iÖn ¸p ra cña m¹ch so pha sÏ lµ 0Vol ,vµ kh«ng cã g× s¶y ra.Ngîc l¹i nÕu cã sai pha th× mét ®iÖn ¸p DC sÏ xuÊt hiÖn ®Ó söa sai pha nµy b»ng c¸ch söa laÞ tÇn sè cña m¹ch ®ãng c¾t (SWITCHING) cña s¬ ®å.2.6.4 Tãm t¾t vÒ hÖ truyÒn h×nh mµu PAL

Võa truyÒn ®ång thêi võa võa truyÒn lÇn lît hai tÝn hiÖu s¾c lµ

U vµ V, ®ång thêi vµ dßng nµo còng cã c¶ U vµ V ®îc truyÒn

®i. Lµn lît v× mét trong hai tÝn hiÖu s¾c bÞ ®¶o pha lÇn lît

theo tõng dßng mét.

Thùc hiÖn ®iÒu biªn nÐn vu«ng gãc hai tÝn hiÖu s¾c lµ U vµ V

vµo mét sãng mang phô, sãng mang phô vÉn ®îc chän lµ béi sè

lÎ cña FH / 2 vµ b»ng 4,43 Mc.M¸y thu tù ®éng hiÖu chØnh sai pha cña tÝn hiÖu s¾c, nÕu cã b»ng c¸ch ®em nhËp c¶ hai tÝn hiÖu s¾c cña dßng bªn trªn xuèng dïng chung cho dßng bªn díi.TÝn hiÖu mµu PAL gåm tæng céng 7 tin tøc, 4 tin tøc ®Çu lµ cña truyÒn h×nh ®en tr¾ng, ba th«ng tin cßn l¹i lµ: tÝn hiªô s¾c U, V, vµ loÐ mµu. TÝn hiÖu s¾c vµ loÐ mµu lµ tÝn hiÖu kÐp ( V) vµ (1350).Tin tøc vÒ loÐ mµu cã pha lÇn lît lµ +1350 vµ -1350 cho mçi dßng ®îc dïng võa ®Ó nhËn d¹ng, võa ®Ó t¸ch sãng ®iÒu biªn nÐn.2. 7 S¬ ®å khèi cña m¸y thu h×nh mµu (Colour TV)

59

AFT T¸ch sãng

K§ TRUNG TÇN SIF

Det FMK§ ©m

tÇn

K§ trung tÇn

h×nh

T¸ch sãng h×nh

K§ video tæng hîp

Delay 0,7 +K§Khèi

chän kªnh VHFKhèi chän kªnh UHF

M¹ch khö tõ

Nguån chØnh l

u

AGC

Khèi mµu

§ång bé mµu

T¸ch sãng ®èng

bé

Khèi quÐt dßng

T¹o dßng ®iÖn ®ång

quyChØnh l u cao ¸p

MatrËnVµ K§

Khèi quÐt mµnh

M¹ch söa mÐo gèi

M¹ch xo¸ tia ng îc

Cuén l¸i tiaC¬ cÊu ®ång quy

CRT R G B

ACIN

DCOut

HV

To vide.amp

FH

H×nh 2.30

Gi¶i thÝch s¬ ®å khèi.

Khèi chän kªnhKhèi chän kªnh cã nhiÖm vô chän läc lÊy kªnh cÇn thu vµ biÕn tÝn hiÖu thu ®îc thµnh tÝn hiÖu trung tÇn b»ng c¸ch lÊy fNS - fTH

= fTT = ( fIF )- M¹ch AFT (automatic fine tuning - m¹ch tù ®éng tinh chØnh). Nh»m æn ®Þnh tÇn sè dao ®éng ngo¹i sai fns ®Ó æn ®Þnh tÝn hiÖu thu cña kªnh tÝn hiÖu chãi. M¹ch t¸ch sãng ph¸ch: cã nhiÖm vô biÕn trung tÇn tiÕng 1 vÒ trung tÇn tiÕng 2

OIRT CCIR FCCTT tiÕng 1

31,5 32,5 41,25

TT tiÕng 2

6,5 5,5 4,5

60

M¹ch khuyÕch ®¹i trung tÇn tiÕng SIF: (sound intermedium frequency) cã nhiÖm vô khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu ®iÖn ¸p trung tÇn tiÕng thø 2 lªn ®ñ lín.M¹ch Det FM vµ khuyÕch ®¹i ©m tÇn: cã nhiÖm vô gi¶i ®iÒu tÇn tÝn hiÖu tiÕng råi khuyÕch ®¹i lªn cã c«ng suÊt ®ñ lín ®Ó ®a ra loa.M¹ch khuyÕch ®¹i trung tÇn h×nh (VIF) Video Intermedium frequency: cã nhiÖm vô khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu trung tÇn h×nh lªn ®ñ lín ®Ó ®a vµo m¹ch t¸ch sãng h×nh.M¹ch t¸ch sãng h×nh: (Det Video), Cã nhiÖm vô gi¶i ®iÒu biªn tÝn hiÖu VIF trë thµnh tÝn hiÖu h×nh tæng hîp (Y, C, fV, fH, Burst)M¹ch khuyÕch ®¹i Video tæng hîp (Video Amp), Cã nhiÖm vô khuyÕch ®¹i ®iÖn ¸p tÝn hiÖu h×nh tæng hîp lªn ®ñ lín ®Ó ®-a ®Õn: chãi, s¾c, ®ång bé, AGC.M¹ch Delay 0,7s vµ khuyÕch ®¹i Y, Cã nhiÖm vô lµm trÔ tÝn hiÖu chãi ®Ó cho h×nh ¶nh ®en tr¾ng (chãi) vµ h×nh ¶nh mµu (s¾c) trïng khíp víi nhau vµ khuyÕch ®¹i ®iÖn ¸p tÝn hiÖu chãi lªn ®ñ lín ®Ó ®a vµo m¹ch ma trËn chãi s¾c.M¹ch AGC (Automatic gain control: m¹ch tù ®éng ®iÒu chØnh hÖ sè khuyÕch ®¹i), Cã nhiÖm vô nhËn tÝn hiÖu tõ sau t¸ch sãng h×nh ®Ó kiÓm tra xem ®é lín cña tÝn hiÖu cã ®ñ lín kh«ng cã æn ®Þnh kh«ng ®Ó ®iÒu khiÓn cho khèi chän kªnh vµ m¹ch khuyÕch ®¹i trung tÇn ®Ó æn ®Þnh tÝn hiÖu thu. Khèi mµu : Lµ mét trong nh÷ng khèi quan träng vµo bËc nhÊt cña TV mµu, nã ¶nh hëng rÊt lín ®Õn chÊt lîng h×nh ¶nh cña truyÒn h×nh mµu. Nã cã nhiÖm vô sau:T¸ch lÊy tÝn hiÖu C tõ tÝn hiÖu h×nh tæng hîp. KhuyÕch ®¹i tÝn hiÖu s¾c C ®Õn gi¸ trÞ cÇn thiÕt.KÕt hîp víi xung ®ång bé mµu, sãng mang mµu ®Ó gi¶i ®iÒu chÕ vµ lÊy ra tÝn hiÖu mµu R-y vµ B-y ®Ó ®a vµo m¹ch ma trËn chãi s¾c.M¹ch ma trËn vµ khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu R-G-B, M¹ch ma trËn cã nhiÖm vô lÊy tÝn hiÖu y, R-y,

61

B-y trén tØ lÖ nhÊt ®Þnh (céng hoÆc trõ) ®Ó ®îc 3 tÝn hiÖu mµu c¬ b¶n R,G, B sau ®ã 3 tÝn hiÖu nµy cã cùc tÝnh (-) ®îc khuyÕch ®¹i víi biªn ®é vµ c«ng suÊt ®ñ lín ®Ó ®a ®Õn ®iÒu chÕ 3 Katèt ®Ìn h×nh.- §Ìn h×nh mµu (CRT colour: Cathode ray tube colour), Cã nhiÖm vô biÕn tÝn hiÖu ®iÖn thµnh tÝn hiÖu h×nh ¶nh.- Khèi ®ång bé mµu: (Burst gate) cã nhiÖm vô t¸ch lÊy tÝn hiÖu ®ång bé mµu ®Ó thùc hiÖn ®ång bé, ®ång pha cìng bøc m¹ch t¹o sãng mang phô trong m¸y thu h×nh hÖ NTSC vµ Pal, thùc hiÖn ®ång pha CM§T trong m¸y thu h×nh hÖ Secam III B vµ Pal.Tù ®éng t¾t kªnh mµu lóc thu ch¬ng tr×nh ®en tr¾ng hoÆc lóc thu ch¬ng tr×nh truyÒn h×nh kh¸c hÖ mµu.Khèi t¸ch vµ ph©n chia xung ®ång bé: (sync sep) cã nhiÖm vô t¸ch lÊy xung ®ång bé dßng vµ mµnh ra khái tÝn hiÖu h×nh tæng hîp vµ ph©n chia tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn fH vµ fV vµo çc tÇng quÐt dßng vµ quÐt mµnh.Khèi quÐt mµnh, T¹o ra tÝn hiÖu quÐt mµnh ®ång bé víi m¸y ph¸t vµ cã biªn ®é ®ñ lín ®Ó cung cÊp cho cuén l¸i mµnh.Khèi quÐt dßng, So pha, OSC, khuyÕch ®¹i ®Ëm, khuyÕch ®¹i c«ng suÊt dßng +FBT cã nhiÖm vô t¹o ra çc tÝn hiÖu quÐt dßng ®ång bé víi m¸y ph¸t vµ khuyÕch ®¹i víi biªn ®é ®ñ lín ®Ó cung cÊp cho cuén l¸i dßng, t¹o ra ®iÖn ¸p cao ¸p HV cÊp cho Anèt ®Ìn h×nh vµ mét sè ®iÖn ¸p kh¸c ®Ó cÊp cho çc líi ®Ìn h×nh vµ mét sè m¹ch kh¸c trong m¸y thu h×nh.M¹ch t¹o dßng ®iÖn ®ång quy: cã nhiÖm vô t¹o dßng ®iÖn cã tÇn sè dßng vµ dßng ®iÖn cã tÇn sè mµnh víi biªn ®é vµ h×nh d¹ng nhÊt ®Þnh cÊp cho c¬ cÊu héi tô ®îc ®Æt trªn cæ ®Ìn h×nh. C¬ cÊu héi tô cã t¸c dông héi tô 3 mµu R,G,B trªn mçi phÇn tö cña ¶nh.M¹ch söa mÐo gèi: Cã nhiÖm vô söa xung quÐt dßng vµ m¹ch ®Ó ®a tíi cuén l¸i dßng vµ mµnh ®Ó sao cho h×nh ¶nh quÐt ®îc tr¶ l¹i nh ban ®Çu mµ kh«ng bÞ mÐo h×nh häc.M¹ch xo¸ tia quÐt ngîc ( Blanking): Cã nhiÖm vô xo¸ tia quÐt ngîc khi tia ®iÖn tö thùc hiÖn qu¸ tr×nh quÐt ngîc kh«ng mang th«ng tin.

62

M¹ch chØnh lu nguån: Cã nhiÖm vô biÕn ®æi ®iÖn ¸p líi AC thµnh çc møc ®iÖn ¸p AC, DC mµ m¸y cÇn sö dông cho çc khèi.M¹ch æn ¸p: æn ¸p ®iÖn ¸p cÊp cho çc khèi trong Tivi. CPU: (Central Processor Unit), §iÒu khiÓn sù ho¹t ®éng cña toµn bé çc khèi trong Tivi. Chó ý: Víi m¹ch nguån TV mµu ph¶i cã ®é æn ®Þnh cao, ®é gîn ph¶i nhá, khi cã sù cè ®ét biÕn trong m¸y thu th× khèi nguån ph¶i ®îc c¾t dêi ra khái çc khèi.Ph¶i cã m¹ch b¶o vÖ qu¸ ¸p, qu¸ dßng vµ qu¸ t¶i.....

PHÇN IItruyÒn h×nh sè

Ch¬ng I sè ho¸ tÝn hiÖu truyÒn h×nh

1.1 - kh¸i niÖm truyÒn h×nh sè:

1- Kh¸i qu¸t chung

Sö dông ph¬ng ph¸p sè ®Ó t¹o, lu tr÷ vµ truyÒn tÝn hiÖu cña ch¬ng tr×nh truyÒn h×nh trªn kªnh th«ng tin më ra mét kh¶ n¨ng ®Æc biÖt réng r·i cho çc thiÕt bÞ truyÒn h×nh lµm viÖc theo çc hÖ truyÒn h×nh ®· ®îc nghiªn cøu tríc. Trong mét sè øng dông, tÝn hiÖu sè ®îc thay thÕ hoµn toµn cho tÝn hiÖu t¬ng tù v× nã cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn ®îc çc chøc n¨ng mµ tÝn hiÖu t¬ng tù hÇu nh kh«ng thÓ lµm ®îc hoÆc rÊt khã thùc hiÖn, nhÊt lµ trong viÖc xö lý tÝn hiÖu vµ lu tr÷.

So víi tÝn hiÖu t¬ng tù, tÝn hiÖu sè cho phÐp t¹o, lu tr÷, ghi ®äc nhiÒu lÇn mµ kh«ng lµm gi¶m chÊt lîng ¶nh. Tuy nhiªn, kh«ng ph¶i trong tÊt c¶ çc trêng hîp, tÝn hiÖu sè ®Òu ®¹t ®îc hiÖu qu¶ cao h¬n so víi tÝn hiÖu t¬ng tù (bé läc lµ mét vÝ dô cô thÓ). MÆc dï vËy, xu híng chung cho sù ph¸t triÓn C«ng nghiÖp truyÒn h×nh trªn thÕ giíi nh»m ®¹t ®îc mét sù thèng nhÊt chung, lµ mét hÖ thèng truyÒn h×nh hoµn toµn kü thuËt sè cã chÊt lîng cao vµ dÔ dµng ph©n phèi trªn kªnh th«ng tin.

63

HÖ truyÒn h×nh kü thuËt sè ®· vµ ®ang ®îc ph¸t triÓn trªn toµn thÕ giíi, t¹o nªn mét cuéc çch m¹ng thËt sù trong C«ng nghiÖp truyÒn h×nh.

Nguyªn lý cÊu t¹o cña hÖ thèng vµ çc thiÕt bÞ truyÒn h×nh sè ®îc ®a ra nh trªn h×nh 5.1 §Çu vµo cña thiÕt bÞ truyÒn h×nh sè sÏ tiÕp nhËn tÝn hiÖu truyÒn h×nh t¬ng tù. Bé biÕn ®æi tÝn hiÖu t¬ng tù thµnh tÝn hiÖu sè (A/D) sÏ biÕn ®æi tÝn hiÖu truyÒn h×nh t¬ng tù thµnh tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè, çc tham sè vµ ®Æc trng cña tÝn hiÖu nµy ®îc x¸c ®Þnh tõ hÖ thèng truyÒn h×nh ®îc lùa chän. TÝn hiÖu truyÒn h×nh sè t¹i ®Çu ra bé biÕn ®æi A/D ®îc ®a tíi bé m· ho¸ nguån, t¹i ®©y tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè cã tèc ®é dßng bÝt cao sÏ ®îc nÐn thµnh dßng bÝt cã tèc ®é thÊp h¬n phï hîp cho tõng øng dông. Dßng bÝt t¹i ®Çu ra bé m· ho¸ nguån ®îc ®a tíi thiÕt bÞ ph¸t (m· ho¸ kªnh th«ng tin vµ ®iÒu chÕ tÝn hiÖu) truyÒn tíi bªn thu qua kªnh th«ng tin.

Khi truyÒn h×nh qua kªnh th«ng tin, tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè ®îc m· ho¸ kªnh. M· ho¸ kªnh ®¶m b¶o chèng çc sai sãt cho tÝn hiÖu trong kªnh th«ng tin. ThiÕt bÞ m· ho¸ kªnh phèi hîp ®Æc tÝnh cña tÝn hiÖu sè víi kªnh th«ng tin. Khi tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè ®îc truyÒn ®i theo kªnh th«ng tin, çc thiÕt bÞ biÕn ®æi trªn ®îc gäi lµ bé ®iÒu chÕ vµ bé gi¶i ®iÒu chÕ.

64

TÝn hiÖutruyÒn h×nh

t ¬ng tù

BiÕn ®æiA/D

M· ho¸ nguån

M· ho¸ kªnh

§iÒu chÕ sè

Kªnh th«ng

tinTÝn hiÖutruyÒn h×nh

t ¬ng tù

BiÕn ®æiD/A

Gi¶i m· ho¸

nguån

Gi¶i m· ho¸ kªnh

Gi¶i ®iÒu

chÕ sè

ThiÕt bÞ ph¸t

ThiÕt bÞ thuH×nh 5.1 S¬ ®å cÊu tróc tæng qu¸t cña hÖ thèng truyÒn

h×nh sè.

Kh¸i niÖm m· ho¸ trong kªnh ®îc phæ biÕn kh«ng nh÷ng trong ®êng th«ng tin mµ trong c¶ mét sè kh©u cña hÖ thèng truyÒn h×nh sè, vÝ dô nh m¸y ghi h×nh sè, bé ®iÒu chØnh kho¶ng çch thêi gian sè, gia c«ng tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè v.v.

T¹i bªn thu, tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè ®îc biÕn ®æi ngîc l¹i víi qu¸ tr×nh xö lý t¹i phÝa ph¸t. Gi¶i m· tÝn hiÖu truyÒn h×nh thùc hiÖn biÕn ®æi tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè thµnh tÝn hiÖu truyÒn h×nh t¬ng tù. HÖ thèng truyÒn h×nh sè sÏ trùc tiÕp x¸c ®Þnh cÊu tróc m· ho¸ vµ gi¶i m· tÝn hiÖu truyÒn h×nh.

2- §Æc ®iÓm cña thiÕt bÞ truyÒn h×nh sèThiÕt bÞ truyÒn h×nh sè dïng trong truyÒn ch¬ng tr×nh

truyÒn h×nh lµ thiÕt bÞ nhiÒu kªnh. Ngoµi tÝn hiÖu truyÒn h×nh, cßn cã çc th«ng tin kÌm theo gåm çc kªnh ©m thanh vµ çc th«ng tin phô, nh çc tÝn hiÖu ®iÖn b¸o, thêi gian chuÈn, tÇn sè kiÓm tra, h×nh ¶nh tÜnh. TÊt c¶ çc tÝn hiÖu nµy ®îc ghÐp vµo çc kho¶ng trèng cña ®êng truyÒn nhê bé ghÐp kªnh.

TruyÒn tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè ®îc thùc hiÖn khi cã sù t¬ng quan gi÷a çc kªnh tÝn hiÖu, th«ng tin ®ång bé sÏ ®îc truyÒn ®i ®Ó ®ång bé çc tÝn hiÖu ®ã.§Ó kiÓm tra t×nh tr¹ng cña thiÕt bÞ truyÒn h×nh sè, sö dông çc hÖ thèng ®o kiÓm tra t¬ng tù nh ®èi víi hÖ thèng truyÒn h×nh t¬ng tù, th«ng qua ®o kiÓm tra tÝn hiÖu chuÈn. Sau ®©y lµ mét sè ®Æc ®iÓm cña thiÕt bÞ truyÒn h×nh sè so víi truyÒn h×nh t¬ng tù.

a) Yªu cÇu vÒ b¨ng tÇnYªu cÇu vÒ b¨ng tÇn lµ sù kh¸c nhau râ nhÊt gi÷a tÝn

hiÖu truyÒn h×nh sè vµ tÝn hiÖu truyÒn h×nh t¬ng tù. TÝn hiÖu truyÒn h×nh sè vèn g¾n liÒn víi yªu cÇu b¨ng tÇn réng h¬n. VÝ dô, ®èi víi tÝn hiÖu video tæng hîp, yªu cÇu tÇn sè lÊy mÉu b»ng bèn lÇn tÇn sè sãng mang phô - hÖ NTSC lµ 14,4 MHZ, nÕu thùc hiÖn m· ho¸ víi nh÷ng tõ m· dµi 8 bÝt, tèc ®é dßng bÝt sÏ lµ 115,2 MbÝt/s, khi ®ã ®é réng b¨ng tÇn kho¶ng 58MHZ. NÕu cã thªm çc bit söa lçi, yªu cÇu b¨ng tÇn sÏ ph¶i t¨ng thªm n÷a. Trong khi ®ã tÝn hiÖu t¬ng tù chØ cÇn mét b¨ng tÇn 4,25MHZ lµ ®ñ.

Tuy nhiªn víi d¹ng sè, kh¶ n¨ng cho phÐp gi¶m tèc ®é réng tÇn sè lµ rÊt lín. Víi çc kü thuËt nÐn b¨ng tÇn, tØ lÖ ®¹t ®îc cã thÓ lªn tíi 100:1 hay h¬n n÷a (tÊt nhiªn çc møc ®é nÐn

65

nµy cã thÓ g©y ¶nh hëng xÊu cho chÊt lîng h×nh ¶nh). Çc tÝnh chÊt ®Æc biÖt cña tÝn hiÖu h×nh ¶nh nh sù lÆp l¹i, kh¶ n¨ng dù b¸o còng lµm t¨ng thªm kh¶ n¨ng gi¶m b¨ng tÇn tÝn hiÖu.

b) Tû lÖ tÝn hiÖu/t¹p ©m (Signal/Noise)Mét trong nh÷ng u ®iÓm lín nhÊt cña tÝn hiÖu sè lµ kh¶

n¨ng chèng nhiÔu trong qu¸ tr×nh xö lý t¹i çc kh©u truyÒn dÉn vµ ghi.

NhiÔu t¹p ©m trong hÖ thèng t¬ng tù cã tÝnh chÊt céng, tû lÖ S/N cña toµn bé hÖ thèng lµ do tæng céng çc nguån nhiÒu thµnh phÇn g©y ra, v× vËy lu«n lu«n nhá h¬n tû lÖ S/N cña kh©u cã tØ lÖ thÊp nhÊt.

Víi tÝn hiÖu sè, nhiÔu lµ çc bit lçi - vÝ dô xung "on" chuyÓn thµnh "off". NhiÔu trong tÝn hiÖu sè ®îc kh¾c phôc nhê çc m¹ch söa lçi. B»ng çc m¹ch nµy cã thÓ kh«i phôc l¹i çc dßng bit nh ban ®Çu. Khi cã qu¸ nhiÒu bit lçi, sù ¶nh hëng cña nhiÔu ®îc lµm gi¶m b»ng çch che lçi. TØ lÖ S/N cña hÖ thèng sÏ gi¶m rÊt Ýt hoÆc kh«ng ®æi cho ®Õn khi tØ lÖ bit lçi BER (Bit error Rate) qu¸ l¬ns, lµm cho çc m¹ch söa lçi vµ che lçi mÊt t¸c dông. Khi ®ã dßng bit kh«ng cßn cã ý nghÜa tin tøc. Trong khi ®ã, ®èi víi çc hÖ thèng t¬ng tù khi cã nguån nhiÔu lín tÝn hiÖu vÉn cã thÓ sö dông ®îc (tÊt nhiªn chÊt lîng kÐm ®i rÊt nhiÒu).

TÝnh chÊt nµy cña hÖ thèng sè ®Æc biÖt cã Ých cho viÖc s¶n xuÊt ch¬ng tr×nh truyÒn h×nh víi çc chøc n¨ng biªn tËp phøc t¹p - cÇn nhiÒu lÇn ®äc vµ ghi. Ghi b¨ng b»ng tÝn hiÖu sè ®· ®îc sö dông réng r·i trong çc n¨m gÇy ®©y. ViÖc truyÒn tÝn hiÖu qua nhiÒu chÆng còng ®îc thùc hiÖn rÊt thuËn lîi víi tÝn hiÖu sè mµ kh«ng lµm suy gi¶m chÊt lîng tÝn hiÖu h×nh.

Tuy nhiªn, trong truyÒn h×nh qu¶ng b¸, tÝn hiÖu sè gÆp ph¶i vÊn ®Ò khã kh¨n khi thùc hiÖn kiÓm tra chÊt lîng ë çc ®iÓm trªn kªnh truyÒn. T¹i ®©y cÇn ph¶i sö dông çc bé biÕn ®æi t¬ng tù - sè. §©y lµ mét c«ng viÖc cã khèi lîng lín vµ phøc t¹p.

c) MÐo phi tuyÕnTÝn hiÖu sè kh«ng bÞ ¶nh hëng bëi mÐo phi tuyÕn trong

qu¸ tr×nh ghi vµ truyÒn. Còng nh ®èi víi tØ lÖ S/N, tÝnh chÊt nµy rÊt quan träng trong viÖc ghi - ®äc ch¬ng tr×nh nhiÒu lÇn, ®Æc biÖt ®èi víi çc hÖ thèng truyÒn h×nh nh¹y c¶m víi çc mÐo khuyÕch ®¹i vi sai nh hÖ NTSC.

d) Chång phæ (Aliasing)

66

Mét tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè ®îc lÊy mÉu theo c¶ chiÒu th¼ng ®øng vµ chiÒu ngang, nªn cã kh¶ n¨ng x¶y ra chång phæ theo c¶ hai híng. Theo chiÒu th¼ng ®øng, chång phæ trong hai hÖ thèng sè vµ t¬ng tù nh nhau. §é lín cña mÐo chång phæ theo chiÒu ngang phô thuéc vµo çc thµnh phÇn tÇn sè vît qu¸ tÇn sè lÊy mÉu giíi h¹n Nyquist. §Ó ng¨n ngõa hiÖn tîng mÐo do chång phæ theo chiÒu ngang, cã thÓ thùc hiÖn b»ng çch sö dông tÇn sè lÊy mÉu lín h¬n hai lÇn thµnh phÇn tÇn sè cao nhÊt trong hÖ thèng t¬ng tù.

e) Gi¸ thµnh vµ ®é phøc t¹pM¹ch sè lu«n cã cÊu tróc phøc t¹p h¬n çc m¹ch t¬ng tù,

khi míi xuÊt hiÖn, gi¸ thµnh çc thiÕt bÞ sè cao h¬n nhiÒu so víi çc thiÕt bÞ t¬ng tù. Thªm n÷a viÖc thiÕt lËp, sö dông vµ duy tr× chóng cßn kh¸ bì ngì ®èi víi nh÷ng ngêi lµm chuyªn m«n. Tuy nhiªn, çc vÊn ®Ò nµy ®· nhanh chãng ®îc thùc hiÖn dÔ dµng nhê sù ph¸t triÓn cña C«ng nghiÖp truyÒn th«ng sè vµ C«ng nghiÖp m¸y tÝnh. Çc ngµnh C«ng nghiÖp nµy ®· thóc ®Èy sù ph¸t triÓn çc lùc lîng nßng cèt trong lÜnh vùc kü thuËt sè. Çc m¹ch sè tÝch hîp cì lín LSI (Large Scale Integration) vµ rÊt lín VLST (Very Large Scale Integration) xuÊt hiÖn lµm gi¶m gi¸ thµnh trang thiÕt bÞ sè. KÕt qu¶ lµ nhiÒu hÖ thèng sè nµy ®· cã gi¸ thµnh rÎ h¬n hÖ thèng t¬ng tù cïng chøc n¨ng.

f) Xö lý tÝn hiÖuTÝn hiÖu sè cã thÓ ®îc chuyÓn ®æi vµ xö lý tèt çc chøc

n¨ng mµ hÖ thèng t¬ng tù kh«ng lµm ®îc hoÆc gÆp nhiÒu khã kh¨n. Sau khi biÕn ®æi A/D, tÝn hiÖu cßn l¹i mét chuçi çc sè, bit "0" vµ "1", cã thÓ thao t¸c çc c«ng viÖc phøc t¹p mµ kh«ng lµm gi¶m chÊt lîng h×nh ¶nh. Kh¶ n¨ng nµy ®îc t¨ng lªn nhê viÖc lu tr÷ çc bit trong bé nhí vµ cã thÓ ®äc ra víi tèc ®é nhanh. Çc c«ng viÖc tÝn hiÖu sè cã thÓ thùc hiÖn dÔ dµng lµ: Söa lçi thêi gian gèc, chuyÓn ®æi tiªu chuÈn, dùng hËu kú, gi¶m ®é réng b¨ng tÇn v.v...

g) Kho¶ng çch gi÷a çc tr¹m truyÒn h×nh ®ång kªnh

TÝn hiÖu sè cho phÐp çc tr¹m truyÒn h×nh ®ång kªnh thùc hiÖn ë mét kho¶ng çch gÇn nhau h¬n nhiÒu so víi hÖ thèng t¬ng tù mµ kh«ng bÞ nhiÔu. Mét phÇn v× tÝn hiÖu sè Ýt chÞu ¶nh hëng cña nhiÔu ®ång kªnh, mét phÇn lµ do kh¶ n¨ng thay thÕ xung xo¸ vµ xung ®ång bé b»ng çc tõ m· - n¬i mµ trong hÖ thèng truyÒn dÉn t¬ng tù g©y ra nhiÔu lín nhÊt.

67

ViÖc gi¶m kho¶ng çch gi÷a çc tr¹m ®ång kªnh kÕt hîp víi viÖc gi¶m b¨ng tÇn tÝn hiÖu, t¹o c¬ héi cho nhiÒu tr¹m ph¸t h×nh cã thÓ ph¸t çc ch¬ng tr×nh víi ®é ph©n gi¶i cao HDTV nh çc hÖ truyÒn h×nh hiÖn nay.

h) HiÖu øng bãng ma (ghosts)HiÖn tîng nµy x¶y ra trong hÖ thèng t¬ng tù do tÝn hiÖu

truyÒn ®Õn m¸y thu theo nhiÒu ®êng. ViÖc tr¸nh nhiÔu ®ång kªnh cña hÖ thèng sè còng lµm gi¶m ®i hiÖn tîng nµy trong truyÒn h×nh qu¶ng b¸.

Víi çc u ®iªm cña m×nh, hÖ thèng truyÒn h×nh sè ®· ®îc thùc hiÖn ë hÇu hÕt çc quèc gia trªn thÕ giíi. §©y lµ mét qu¸ tr×nh tÊt yÕu, TruyÒn h×nh ViÖt Nam còng ®ang ë giai ®o¹n chuyÓn tiÕp. ViÖc nghiªn cøu truyÒn h×nh sè vµ lùa chän çc tiªu chuÈn cho truyÒn h×nh ViÖt Nam ®ang ®îc tiÕn hµnh.

HiÖn nay qu¸ tr×nh sè ho¸ tÝn hiÖu truyÒn h×nh ë ViÖt Nam lµ sù thay thÕ dÇn çc c«ng ®o¹n, trang thiÕt bÞ tõ t¬ng tù sang sè. §ã lµ qua tr×nh sè ho¸ tõng phÇn. Råi ®©y truyÒn h×nh sè sÏ thay thÕ hoµn toµn truyÒn h×nh t¬ng tù, t¹o ®iÒu kiÖn cho ngµnh C«ng nghiÖp nµy ph¸t triÓn m¹nh mÏ h¬n, kÕt hîp víi çc m¹ng truyÒn th«ng kh¸c, t¹o thµnh mét thÕ giíi th«ng tin sè, phôc vô cho con ngêi mét çch h÷u hiÖu.5.2 - biÕn ®æi tÝn hiÖu t¬ng tù - sè (a/d) vµ tÝn hiÖu sè - t¬ng tù (d/a)

1- LÊy mÉu tÝn hiÖu videoa) LÊy mÉuLÊy mÉu tÝn hiÖu t¬ng tù lµ qu¸ tr×nh gi¸n ®o¹n (rêi r¹c

ho¸) theo thêi gian b¨ng tÇn sè lÊy mÉu f lm kÕt qu¶ cho ta mét chuçi çc mÉu. LÊy mÉu lµ bíc ®Çu tiªn thÓ hiÖn tÝn hiÖu t¬ng tù sang sè, v× çc thêi ®iÓm lÊy mÉu ®· chän sÏ chØ ra to¹ ®é çc ®iÓm ®o. Qu¸ tr×nh biÕn ®æi nµy ph¶i t¬ng ®¬ng vÒ mÆt tin tøc. Cã nghÜa lµ tÝn hiÖu sau khi lÊy mÉu ph¶i mang ®ñ th«ng tin cña dßng tÝn hiÖu vµo. Biªn ®é tÝn hiÖu t¬ng tù ®îc lÊy mÉu víi chu kú Tlm, thu ®îc mét chuçi çc xung hÑp víi tÇn sè lÊy mÉu ®îc tÝnh b»ng:

;

Trong ®ã: fsa - TÇn sè lÊy mÉu T - Chu kú lÊy mÉu

68

Qu¸ tr×nh lÊy mÉu t¬ng ®¬ng víi mét qu¸ tr×nh ®iÒu biªn tÝn hiÖu (f0) trªn sãng mang cã tÇn sè b»ng tÇn sè lÊy mÉu (flm). Qu¸ tr×nh ®iÒu biªn t¹o ra çc biªn trªn vµ biªn díi. Sãng lÊy mÉu cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt, phæ cña nã bao gåm thµnh phÇn tÇn sè lÊy mÉu vµ çc hµi cña nã (h×nh 5.2)

- Thùc tÕ viÖc lÊy mÉu tÝn hiÖu dùa trªn c¬ së cña ®Þnh lý Nyquist - Shannon: "tÝn hiÖu x(t) liªn tôc theo thêi gian cã phæ h¹n chÕ çt t¹i c hoµn toµn ®îc x¸c ®Þnh b»ng mét d·y çc gi¸ trÞ tøc thêi lÊy çch nhau mét ®o¹n T = T lm (1/2fe) víi fc

= c/2".Hµm x(t) x¸c ®Þnh trong kho¶ng (t0, t0 + ) sÏ hoµn toµn

®îc x¸c ®Þnh tõ çc mÉu rêi r¹c x(kt) cña nã theo biÓu thøc:

x(t) = (5 - 2)

Trong ®ã: k = 0, 1, 2, v.v...VÒ mÆt to¸n häc cã thÓ më réng vÒ phÝa tÇn sè ©m cho

çc trÞ sè ©m cña k. Víi kho¶ng lÊy mÉu t nhá h¬n hoÆc b»ng /c; t /c'; Trong ®ã c lµ tÇn sè cao nhÊt trong phæ cña hµm x(t).

TÝn hiÖu lÊy mÉu chøa trong nã toµn bé lîng th«ng tin mang trong tÝn hiÖu gèc nÕu:

- TÝn hiÖu gèc cã b¨ng tÇn h÷u h¹n, tøc lµ nã kh«ng cã nh÷ng phÇn tö cã tÇn sè n»m ngoµi mét tÇn sè fc nµo ®ã.

69

fth

-fth

2flm

+fth -fth

3flm

+fth -fth

4flm

+fth f

A

H×nh 5.2 Phæ cña tÝn hiÖu lÊy mÉu

- TÇn sè lÊy mÉu ph¶i b»ng hoÆc lín h¬n hai lÇn fc' tøc lµ flm 2fc'

H×nh 5.3 minh ho¹ phæ tÇn sè lÊy mÉu lý tëng, khi tÝn hiÖu b¨ng c¬ b¶n cã d¶i th«ng fc vµ tÇn sè lÊy mÉu lµ 2fc'. Nh vËy, d¶i biªn trªn vµ biªn díi ®Òu cã dµi th«ng lµ fc' víi tÇn sè nµy, kh«ng xuÊt hiÖn nhiÔu gi÷a b¨ng c¬ b¶n vµ d¶i bªn díi.

- H×nh 5.4 minh ho¹ trêng hîp lÊy mÉu víi tÇn sè nhá h¬n 2fc'. Mét phÇn d¶i biªn díi cña tÝn hiÖu lÊy mÉu chång lªn phæ cña tÝn hiÖu b¨ng c¬ b¶n (nguyªn nh©n g©y nªn hiÖn tîng mÐo do chång phæ).

-

70

Phæ b¨ngc¬ b¶n

D¶i biªn d íi

D¶i biªn trªn

D¶i biªn d íi

D¶i biªn trªn

Biªn ®é

TÇn sèfc 2fsafsa = 2fc

H×nh 5.3 Phæ tÇn sè lÊy mÉu lý t ëng

Phæ b¨ngc¬ b¶n

D¶i biªn d íi

D¶i biªn trªn D¶i biªn

d íiD¶i biªn

trªn

A

Trång phæ

fc 2fsafsa < 2fc

H×nh 5.4 MÐo do chång phæ

fsa - fc

fsa + fc2fsa -

fc

f

TÝn hiÖu video, do cã çc ®Æc trng riªng, nªn ngoµi viÖc tháa m·n ®Þnh lý lÊy mÉu Nyquist, qu¸ tr×nh lÊy mÉu cßn ph¶i tho¶ m·n çc yªu cÇu vÒ cÊu tróc lÊy mÉu, tÝnh t¬ng thÝch gi÷a çc hÖ thèng v.v ... Qu¸ tr×nh nµy ph¶i x¸c ®Þnh ®îc tÇn sè lÊy mÉu, cÊu tróc lÊy mÉu nh»m ®¹t ®îc chØ tiªu vÒ chÊt l-îng ¶nh, tÝnh t¬ng thÝch gi÷a çc hÖ truyÒn h×nh, tèc ®é bit thÝch hîp vµ m¹ch thùc hiÖn ®¬n gi¶n.

§èi víi tiªu chuÈn tÇn sè Nyquist, viÖc lÊy mÉu tÝn hiÖu video víi tÇn sè flm < fNy lµ nguyªn nh©n cña mÐo chång phæ vµ lµm gi¶m ®é ph©n gi¶i theo chiÒu ngang. Thµnh phÇn tÇn sè cao nhÊt ®èi víi çc hÖ truyÒn h×nh t¬ng tù lµ:

HÖ PAL : fc = 5 MHz

HÖ NTSC : fc = 4,2 MHz

Theo ®ã, tÇn sè giíi h¹n Nyquist: HÖ PAL : fNy = 10 MHz

HÖ NTSC : fNy = 8,4 MHz

Çc gi¸ trÞ 10MHz vµ 8,4 MHz lµ çc gi¸ trÞ tÇn sè lÊy mÉu bÐ nhÊt cã thÓ ®îc. Trong thùc tÕ, tÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu video cho çc hÖ truyÒn h×nh t¬ng øng sÏ cao h¬n.

Mét trong nh÷ng yªu cÇu lµm t¨ng tÇn sè tÝn hiÖu truyÒn h×nh lµ t¨ng kho¶ng b¶o vÖ cho m¹ch läc th«ng thÊp tríc khi lÊy mÉu. M¹ch läc nµy lµ thµnh phÇn ®Çu tiªn cña bé biÕn ®æi A/D.

§Ó kh«ng lµm xuÊt hiÖn mÐo tÝn hiÖu t¬ng tù, m¹ch läc th«ng thÊp cña hÖ thèng lo¹i bá çc thµnh phÇn g©y chång phæ tÝn hiÖu. Do çc m¹ch läc kh«ng cã ®îc ®Æc trng lý tëng, ®Æc tÝnh m¹ch läc ngoµi d¶i th«ng kh«ng ph¶i lµ suy gi¶m hoµn toµn, nªn sö dông b¨ng tÇn b¶o vÖ cho phÐp sö dông çc m¹ch läc mang tÝnh thùc tÕ (H×nh 5.5)

71

-fsa -fgh fgh fsa0 f

H×nh 5.5 B¨ng tÇn b¶o vÖ

ViÖc chän tÇn sè lÊy mÉu tèi u sÏ kh¸c nhau víi çc thµnh phÇn tÝn hiÖu kh¸c nhau: TÝn hiÖu chãi, tÝn hiÖu mµu c¬ b¶n, tÝn hiÖu mµu vµ tÝn hiÖu video mµu tæng hîp. TÇn sè lÊy mÉu còng phô thuéc vµo çc hÖ thèng truyÒn h×nh mµu.

TÝn hiÖu video tæng hîp ®îc lÊy mÉu víi tÇn sè b»ng béi sè cña tÇn sè sãng mang phô. Khi tÇn sè lÊy mÉu b»ng 3fsc', víi hÖ NTSC cã tÇn sè lÊy mÉu lµ 10,7MHz, vµ hÖ PAL lµ 13,3MHz. Khi tÇn sè lÊy mÉu b»ng 4fsc', víi hÖ NTSC t¬ng øng cã tÇn sè lÊy mÉu lµ 14,3MHz, vµ hÖ PAL lµ 17,7MHz. TÇn sè lÊy mÉu cµng cao, cµng dÔ dµng cho viÖc sö dông çc bé läc tr¸nh chång phæ vµ bé läc t¸i t¹o còng nh ®a l¹i mét ®Æc tuyÕn tÇn sè tèt h¬n. Kü thuËt hiÖn nay cho phÐp gi¶m nhá çc khã kh¨n trong viÖc thiÕt kÕ çc bé biÕn ®æi A/D b»ng viÖc sö dông thiÕt bÞ lÊy mÉu ë tÇn sè cao. §èi víi hÖ SECAM, do sö dông ph-¬ng ph¸p ®iÒu tÇn, nªn qu¸ tr×nh sè ho¸ tÝn hiÖu video kh«ng thùc hiÖn lÊy mÉu tÝn hiÖu tæng hîp. TÝn hiÖu SECAM ®îc m· ho¸ thµnh tÝn hiÖu thµnh phÇn, sau ®ã ®îc sè ho¸ riªng biÖt. Çc tÝn hiÖu video thµnh phÇn t¬ng tù ®îc lÊy mÉu t¹i tÇn sè b»ng béi sè cña tÇn sè dßng quÐt.

b) CÊu tróc lÊy mÉuTÝn hiÖu h×nh ¶nh tõ camera vµ tÝn hiÖu ®îc hiÓn thÞ

trªn mµn h×nh chøa th«ng tin vÒ ®ång bé theo mµnh vµ dßng, ®ã lµ çc ¶nh hai chiÒu. V× vËy ®Ó kh«i phôc chÝnh x¸c h×nh ¶nh, tÇn sè lÊy mÉu cã liªn quan ®Õn tÇn sè dßng. Çc kÕt qu¶ nghiªn cøu cho thÊy tÇn sè lÊy mÉu ph¶i lµ béi cña tÇn sè dßng. Víi quan hÖ nµy, ®iÓm lÊy mÉu trªn çc dßng quÐt kÒ nhau sÏ th¼ng hµng víi nhau vµ tr¸nh ®îc çc hiÖu øng mÐo ®êng biªn g©y ra.

Nh vËy, viÖc lÊy mÉu kh«ng nh÷ng phô thuéc theo thêi gian mµ cßn phô thuéc vµo to¹ ®é çc ®iÓm lÊy mÉu. VÞ trÝ çc ®iÓm lÊy mÉu hay cÊu tróc lÊy mÉu ®îc x¸c ®Þnh theo thêi gian, trªn çc dßng vµ çc mµnh. Hµm lÊy mÉu cã thÓ biÕn ®æi d¹ng xq(t,x,y). TÇn sè lÊy mÉu phï hîp víi cÊu tróc lÊy mÉu sÏ cho phÐp kh«i phôc h×nh ¶nh tèt nhÊt. V× vËy tÇn sè lÊy mÉu ph¶i thÝch hîp cho c¶ ba chiÒu t, x, y. Tuy nhiªn, trong çc cÊu tróc lÊy mÉu phæ biÓn, ta chØ xÐt çc mÉu ®îc biÓu diÔn b»ng hai ®¹i lîng (x, y).

Cã ba d¹ng liªn kÕt vÞ trÝ çc ®iÓm lÊy mÉu ®îc sö dông phæ biÕn cho cÊu tróc lÊy mÉu tÝn hiÖu video lµ cÊu trôc trùc giao, cÊu tróc "quincunx" mµnh vµ "quincunx" dßng.

72

+ Cấu trúc trực giao: Çc mÉu ®îc s¾p xÕp (trªn çc dßng kÒ nhau) th¼ng hµng theo chiÒu ®øng. CÊu tróc nµy lµ cè ®Þnh theo mµnh vµ theo hai ¶nh (hai mµnh). H×nh 5.6

Trong trêng hîp nµy tÇn sè lÊy tho¶ m·n ®Þnh lý Nyquist vµ do ®ã cÇn sö dông tèc ®é bit rÊt lín.

+ CÊu tróc "quincunx" mµnh: §èi víi cÊu tróc quincunx mµnh, çc mÉu trªn çc dßng kÒ nhau thuéc mét mµnh xÕp th¼ng hµng theo chiÒu ®øng (trùc giao), nhng çc mÉu thuéc mµnh mét l¹i dÞch ®i mét nöa chu kú lÊy mÉu so víi çc mÉu cña mµnh thø hai (H×nh 5.7)

PhÇn bè phæ tÇn cña çc cÊu tróc quincunx mµnh rÊt cã ý nghÜa ®èi víi mµnh mét, nã cho phÐp lµm gi¶m tÇn sè lÊy mÉu theo dßng. Phæ tÇn cÊu tróc nãi trªn cña mµnh hai so víi phæ mµnh mét bÞ ®Þch vµ cã thÓ lång víi phæ tÇn c¬ b¶n, g©y ra mÐo ë çc chi tiÕt ¶nh (khi h×nh ¶nh cã çc säc hoÆc çc ®êng th¼ng ®øng).

73

Dßng 1, mµnh 1

Dßng 2, mµnh 1

Dßng 1, mµnh 2

Dßng 2, mµnh 2

H×nh 5.6 CÊu tróc trùc giao

Dßng 1, mµnh 1

Dßng 2, mµnh 1

Dßng 1, mµnh 2

Dßng 2, mµnh 2

H×nh 5.7 CÊu tróc quincunx mµnh.

+ CÊu tróc "quincunx" dßngÇc mÉu trªn çc dßng kÒ nhau cña mét mµnh sÏ lÖch

nhau nöa chu kú lÊy mÉu, cßn çc mÉu trªn dßng mét mµnh so víi çc mÉu trªn dßng tiÕp sau (cña mµnh sau) mét nöa chu kú lÊy mÉu (H×nh 5.8)

ë ®©y kh«ng x¶y ra trêng hîp lång çc phæ biªn víi phæ chÝnh vµ kh«ng bÞ mÐo. §iÒu ®ã cho phÐp sö dông tÇn sè lÊy mÉu nhá h¬n 25% tÇn sè Nyquist vµ tiÕt kiÖm ®îc ®é réng phæ cña tÝn hiÖu sè.

Tuú theo cÊu tróc lÊy mÉu, sÏ xuÊt hiÖn lo¹i mÐo ¶nh ®Æc trng. Víi cÊu tróc trùc giao, ®é ph©n gi¶i ¶nh sÏ gi¶m. §èi víi cÊu tróc "quincunx" mµnh sÏ xuÊt hiÖn nhÊp nh¸y çc ®iÓm ¶nh. Ngîc l¹i víi cÊu tróc "quincunx" dßng sÏ xuÊt hiÖn çc vßng trßn theo chiÒu ngang (mÐo ®êng biªn). Tãm l¹i, cÊu tróc trùc giao cho chÊt lîng ¶nh cao nhÊt v× ®èi víi m¾t ngêi, th× ®é ph©n gi¶i gi¶m dÔ chÞu h¬n lµ hai lo¹i mÐo nªu trªn.

2- Lîng tö ho¸Bíc tiÕp theo trong qu¸ tr×nh biÕn ®æi A/D lµ l¬ng tö

ho¸. Trong qu¸ tr×nh nµy biªn ®é tÝn hiÖu ®îc chia thµnh çc møc - gäi lµ møc lîng tö. Kho¶ng çch gi÷a hai møc kÒ nhau gäi lµ bíc lîng tö. Çc mÉu cã ®îc tõ qu¸ tr×nh lÊy mÉu sÏ cã biªn ®é b»ng çc møc lîng tö.

Gi¸ trÞ lîng tö Q ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc: Q = 2N; (5.3)

Trong ®ã: N - sè bit biÓu diÔn mçi mÉu.TÝn hiÖu sè nhËn ®îc lµ mét gi¸ trÞ xÊp xØ cña tÝn hiÖu

ban ®Çu, nguyªn nh©n do qu¸ tr×nh lîng tö ho¸ x¸c ®Þnh çc 74

Dßng 1, mµnh 1

Dßng 2, mµnh 1

Dßng 1, mµnh 2

Dßng 2, mµnh 2

H×nh 5.8 CÊu tróc quincunx dßng

gi¸ trÞ sè rêi r¹c cho mçi mÉu. H×nh 5.9 cho thÊy, tÊt c¶ çc gi¸ trÞ biªn ®é n»m trong ph¹m vÞ giíi h¹n cña mét møc lîng tö ®Òu ®îc thiÕt lËp mét gi¸ trÞ nh nhau - ®ã chÝnh lµ møc lîng tö Q. Cã hai ph¬ng ph¸p lîng tö ho¸ lµ: Lîng tù ho¸ tuyÕn tÝnh cã çc bíc lîng tö b»ng nhau vµ lîng tö ho¸ phi tuyÕn cã çc bíc l¬ngj tö kh¸c nhau.

Trong hÇu hÕt çc thiÕt bÞ video sè chÊt lîng studio, tÊt c¶ çc møc lîng tö ®Òu cã biªn ®é b»ng nhau vµ qu¸ tr×nh lîng tö ho¸ ®îc gäi lµ lîng tö ho¸ ®ång ®Òu. §©y lµ qu¸ tr×nh biÕn ®æi tõ mét chuçi çc mÉu víi v« h¹n biªn ®é sang çc gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh, v× vËy qu¸ tr×nh nµy g©y ra sai sè, gäi lµ sai sè l-îng tö. Sai sè lîng tö lµ mét nguån nhiÔu kh«ng thÓ tr¸nh khái trong hÖ thèng sè.

75

TT TT TT T T

Lçi l îng tö

Thêi gian

Kho¶ng lÊy mÉu

Q

n + 5n + 4

n + 3

n + 1n

n + 2

QQ

QQ

QQ

Kho¶ng l îng tö

Møc l îng tö

Biªn ®é

H×nh 5.9 Qu¸ tr×nh l îng tö ho¸ vµ sai sè l îng tö

Biªn ®é tÝn hiÖu video biÕn ®æi theo thêi gian. Çc gi¸ trÞ lîng tö cã thÓ chøa sai sè trong ph¹m vi trong ®ã, Q lµ b-íc lîng tö.

Trong çc hÖ thèng sè sö dông 8 bit (vµ lín h¬n 8 bit) ®Ó biÓu diÔn mÉu, sai sè lîng tö cã thÓ ®îc coi nh lµ mét nguån tÝn hiÖu kh«ng mong muèn (nhiÔu) céng thªm vµo tÝn hiÖu trong qu¸ tr×nh lîng tö.

Trong çc hÖ thèng sö dông Ýt h¬n 8 bit ®Ó biÓu diÔn mÉu, sai sè lîng tö sÏ ¶nh hëng nghiªm träng ®Õn tÝn hiÖu ban ®Çu, lµm mÐo d¹ng sãng, t¨ng hiÖu øng viÒn kh«ng mong muèn.

(5.4)Trong ®ã: (t) - Sai sè lîng tö x(t) - Gi¸ trÞ çc mÉu tÝn hiÖu tríc khi lîng tö x'(t) - Gi¸ trÞ çc mÉu tÝn hiÖu sau khi lîng töSai sè (t) tuú thuéc vµo tÝnh thèng kª cña nguån tÝn

hiÖu vµo vµ ®é réng çc bíc lîng tö. Cã thÓ xem (t) lµ mét lo¹i nhiÔu do qu¸ tr×nh lîng tö ho¸ g©y ra - gäi lµ mÐo lîng tö.

Trong lîng tö ho¸ tuyÕn tÝnh vµ gi¶ sö r»ng çc lçi ®îc ph©n bè ®Òu, c¨n b×nh ph¬ng cña çc sai sè lîng tö b»ng

. Gi¸ trÞ ®Ønh - ®Ønh tÝn hiÖu ®Çu ra cña bé biÕn ®æi D/A ®îc cho b»ng 2n Q. Gi¸ trÞ chÝnh x¸c cña nã lµ (2n - 1). TØ sè gi÷a çc gi¸ trÞ biÕn ®æi ®Ønh - ®Ønh vµ c¨n b×nh ph¬ng sai sè lîng tö cña mét hÖ thèng quy ®Þnh chÊt lîng ¶nh kh«i phôc vµ ®îc tÝnh theo biÓu thøc:

(5.5)

Trong biÓu thøc trªn, tÝn hiÖu t¬ng tù chiÕm toµn bé thang lîng tö. Víi hÖ thèng sè sö dông 8 bit m· ho¸, theo lý thuyÕt.

S/Qrms = 58,96 dBGi¸ trÞ S/Qrms phô thuéc vµo mét sè çc tham sè sau: - Giíi h¹n gi¶i th«ng cña phæ tÝn hiÖu so víi fc ¶nh hëng

®Õn S/Qrms lµm t¨ng S/Qrms lªn víi hÖ sè 10log10(fsa/fc).Thang lîng tö chiÕm bëi tÝn hiÖu video tÝch cùc (100IRE).

Gi¸ trÞ S/Qrms ®îc tÝnh theo biªn ®é ®Ønh -®Ønh tÝn hiÖu 76

video (714 hay 700mV). Mét tÝn hiÖu video tæng hîp víi säc mµu chuÈn 100% cã biªn ®é ®Ønh - ®Ønh lµ 1,22V vµ 1,2335V t¬ng øng ®èi víi çc hÖ NTSC vµ PAL. Gi¶ sö r»ng tÊt c¶ tÝn hiÖu ®Òu ®îc lîng tö, phÇn chãi cña tÝn hiÖu (714 hay 700mV) theo ®ã chØ chiÕm mét phÇn cña toµn bé thang lîng tö. TØ lÖ t¬ng øng sÏ lµ 0,714/1,22 0,57 ®èi víi hÖ NTSC vµ PAL. Khi ®ã gi¸ trÞ çc bíc lîng tö sÏ nhá h¬n vµ gi¸ trÞ S/Qrms còng gi¶m theo. NÕu trªn thang lîng tö, gi¸ trÞ kho¶ng b¶o vÖ ®îc x¸c ®Þnh chÝnh x¸c trong biªn ®é ®Ønh tÝn hiÖu video, gi¸ trÞ S/Qrms còng gi¶m theo gi¸ trÞ kho¶ng b¶o vÖ.

Tõ ®ã ta cã c«ng thøc x¸c ®Þnh S/Qrms ®îc viÕt tæng qu¸t:

(5.6)

Trong ®ã: n - sè bit biÓu diÔn mÉufsa - tÇn sè lÊy mÉufc - tÇn sè cao nhÊt cña tÝn hiÖu videoVq - møc ®iÖn ¸p toµn bé thang lîng töVW - møc tr¾ngVB - møc ®enVW - VB = 0,714 (NTSC) vµ 0,7 (PAL)

Bá qua gi¸ trÞ kho¶ng b¶o vÖ, tû sè S/Qrms ®èi víi hÖ NTSC víi d¶i th«ng 4,2 MHz tÇn sè lÊy mÉu 14,3 MHz, sö dông 8 bit ®Ó biÓu diÔn mÉu, ta ®îc:

Do h¹n chÕ d¶i th«ng 4,2MHz, tØ sè S/Qrms t¨ng (+ 2,31dB) lµ ®é sai lÖch g©y ra bëi viÖc gi¶m sè çc bíc lîng tö (- 4,65dB). NÕu tÝnh ®Õn c¶ kho¶ng b¶o vÖ, tØ sè S/Qrms gi¶m kho¶ng 1dB.

Tõ (5.6) cã thÓ suy ra mÐo lîng tö phô thuéc vµo sè møc lîng tö. §èi víi tÝn hiÖu video, mÐo lîng tö xuÊt hiÖn ë hai d¹ng chÝnh: HiÖu øng ®êng viÒn vµ nhiÔu h¹t ngÉu nhiªn.

77

HiÖu øng ®êng viÒn xuÊt hiÖn ë nh÷ng vïng cã ®é s¸ng thay ®æi chËm vµ ®Òu theo chiÒu ngang, khi ®ã cã nh÷ng säc víi ®é s¸ng cè ®Þnh chia thµnh nhiÒu ®êng râ nÐt theo chiÒu ®øng nh ®êng biªn. NÕu t¨ng sè møc lîng tö, hiÖu øng ®êng viÒn sÏ gi¶m. §èi víi ¶nh cã nhiÒu chi tiÕt - mÐo lîng tö phÇn bè ngÉu nhiªn th× hiÖu øng ®êng viÒn xuÊt hiÖn Ýt. Khi sö dông tõ m· 8 bit biÓu diÔn mÉu, hiÖu øng ®êng viÒn sÏ gÇn nh kh«ng cßn nhËn biÕt ®îc n÷a.

NhiÔu h¹t ngÉu nhiªn xuÊt hiÖn ë vïng ¶nh réng vµ cã ®é s¸ng ®ång ®Òu, lµ d¹ng nhiÔu c¸c h¹t gièng nh s¬ng mï - khã nhËn biÕt h¬n hiÖu øng ®êng viÒn. HiÖn tîng nµy cã thÓ ®îc sö dông ®Ó hiÖu chØnh chÊt lîng ¶nh qua viÖc biÕn ®æi mÐo tõ d¹ng ngÉu nhiªn.

Qu¸ tr×nh hiÖu chØnh ®îc thùc hiÖn b»ng c¸ch céng tÝn hiÖu cã d¹ng ®Æc biÖt - tÝn hiÖu "dither" - vµo tÝn hiÖu video (H×nh 5.10). §©y lµ qu¸ r×nh "dithering". TÝn hiÖu "dither" cã nhiÒu d¹ng kh¸c nhau, th«ng thêng ®ã lµ d¹ng xungch÷ nhËt, tÇn sè b»ng 1/2 tÇn sè lÊy mÉu, biªn ®é b»ng 1/2 sãng lîng tö.

78

TÝn hiÖu nµy t¨ng gÊp ®«i møc lîng tö ho¸ víi çc ¶nh cã diÖn réng nhng kh«ng gi¶m chÊt lîng cña ¶nh cã nhiÒu chi tiÕt.

Ph¬ng ph¸p gi¶i quyÕt hiÖu øng ®êng viÒn cã hiÖu qu¶ nhÊt lµ céng hai tÝn hiÖu "dither" tÝn hiÖu xung ch÷ nhËt biªn ®é Q/2 vµ tÝn hiÖu ngÉu nhiªn biªn ®é hiÖu dông < Q/3, vµo tÝn hiÖu video. Víi ph¬ng ph¸p nµy, mÐo lîng tö sÏ chØ cßn ë d¹ng ngÉu nhiªn.

Trong sè ho¸ tÝn hiÖu video, thêng nguån nhiÔu ngÉu nhiªn trong tÝn hiÖu vµo t¬ng tù ®îc sö dông nh tÝn hiÖu "dither", nhê dã çc lo¹i nhiÔu liªn kÕt ®îc lo¹i bá. Trong trêng hîp nµy, víi 8 bit m· ho¸, cã thÓ lo¹i bá ®îc hÇu hÕt çc t¹p ©m nhiÔu cho tÝn hiÖu video.

Khi lîng tö ho¸ tÝn hiÖu video mµu hoµn chØnh, cã thÓ lÊy t¶i mµu lµm nhiÔu ngÉu nhiªn. MÐo xuÊt hiÖn trong trêng hîp nµy lµ mÐo pha vi sai sè vµ mÐo khuÕch ®¹i vi sai sè. MÐo nµy phôc thuéc tÝn hiÖu biªn ®é mµu. MÐo vi sai sè ®îc lµm gi¶m b»ng çch gi¶m bíc lîng tö (t¬ng øng víi t¨ng sè møc lîng tö).

79

Møc l îng tö

a) TÝn hiÑu kh«ng söa

Møc l îng tö

b) TÝn hiÖu cã söa tr íc läc th«ng thÊp

Møc l îng tö

c) TÝn hiÖu cã söa sau läc th«ng thÊp

H×nh 5.10 Céng tÝn hiÖu "dither"

X¸c ®Þnh kho¶ng lÊy mÉu trªn thang lîng tö ®ãng vai trß quan träng trong viÖc ®¶m b¶o an toµn cña tÝn hiÖu. Do tÝn hiÖu vµo lµ kh«ng æn ®Þnh, céng víi çc nhiÔu trong qu¸ tr×nh söa, ®Æc trng cña çc m¹ch läc kh«ng ph¶i lµ lý tëng, nªn qu¸ tr×nh lîng tö ho¸ tÝn hiÖu video cÇn sö dông biªn b¶o hiÓm, çc møc cÊm nµy cho phÐp tÝn hiÖu video ®îc an toµn tríc çc nguån nhiÔu. Chóng lµ çc kho¶ng trèng phÝa trªn gi¸ trÞ cùc ®¹i vµ phÝa díi gi¸ trÞ cùc tiÓu cña tÝn hiÖu video. Do ¶nh hëng mÐo ë møc ®en nhá h¬n ¶nh hëng mÐo ë møc tr¾ng, nªn biªn b¶o hiÓm cña møc tr¾ng lín h¬n ë møc ®en. Nh chóng ta ®· biÕt, biªn ®é cña tÝn hiÖu t¬ng tù biÕn ®æi trong ph¹m vi nhÊt ®Þnh, ®ã lµ gi¸ trÞ ®Ønh - ®Ønh (UP - P). Gi¸ trÞ UP - P chuÈn víi tÝn hiÖu säc mµu 100% cho hÖ NTSC lµ 1,22V vµ cho hÖ PAL lµ 1,2335V. Qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi A/D kh«ng ®îc lµm mÊt th«ng tin, ®Ó cã thÓ phôc håi l¹i tÝn hiÖu ban ®Çu mét çch trung thùc.

Sè çc bíc lîng tö, theo ®ã, ®é lín cña sai sè lîng tö phô thuéc vµo sè bit biÓu diÔn mÉu. Trong çc hÖ thèng sè ®Çu tiÒn, thêng sö dông 7 hoÆc 8 bit ®Ó biÓudiÔn mÉu, t¬ng øng cã 128 hay 256 møc lîng tö. Ngµy nay, çc thiÕt bÞ sè tiªu chuÈn studio thêng sö dông 10 bit cho mét mÉu - hay 1024 møc lîng tö.

3- M· ho¸a) Kh¸i qu¸t chungM· ho¸ lµ kh©u cuèi cïng cña bé biÕn ®æi A/D. M· ho¸,

theo quan ®iÓm thèng kª, lµ mét qu¸ tr×nh biÕn ®æi cÊu tróc nguån mµ kh«ng lµm thay ®æi tin tøc, môc ®Ých lµ c¶i thiÖn çc chØ tiªu kü thuËt cho hÖ thèng truyÒn tin. D÷ liÖu sau m· ho¸ cã u ®iÓm: TÝnh chèng nhiÔu cao h¬n, tèc ®é h×nh thµnh t¬ng ®¬ng kh¶ n¨ng th«ng qua cña kªnh.

Qu¸ tr×nh nµy biÕn ®æi çc møc tÝn hiÖu ®· lîng tö ho¸ thµnh chuçi çc bit "0", "1". §é dµi cña d·y tÝn hiÖu nhÞ ph©n nµy, thuËt ng÷ chuyªn m«n gäi lµ tõ m· nhÞ ph©n ®îc tÝnh b»ng sè lîng çc con sè "0" vµ "1", lµ mét trong nh÷ng chØ tiªu chÊt lîng cña kü thuËt sè ho¸ tÝn hiÖu. Nã ph¶n ¸nh sè lîng møc s¸ng, tèi, mµu s¾c cña h×nh ¶nh ®îc ghi nhËn vµ biÕn ®æi. VÒ nguyªn t¾c ®é dµi cña tõ m· nhÞ ph©n cµng lín th× qu¸ tr×nh biÕn ®æi cµng chÊt lîng, nghÜa lµ nã ®îc xem nh lµ "®é ph©n gi¶i" cña qu¸ tr×nh sè ho¸. Tuy nhiªn ®é ph©n gi¶i ®ã còng chØ ®Õn mét giíi h¹n nhÊt ®Þnh lµ ®ñ tho¶ m·n kh¶ n¨ng cña hÖ thèng kü thuËt hiÖn nay, còng nh kh¶ n¨ng ph©n biÖt cña m¾t ngêi xem. §é ph©n gi¶i tiªu chuÈn hiÖn nay lµ 8bit/mÉu.

80

Çc m· ®îc sö dông trong truyÒn h×nh sè cã thÓ ®îc ph©n chia mét çch quy íc thµnh 4 nhãm, ®ã lµ:

+ Çc m· ®Ó m· ho¸ tÝn hiÖu truyÒn h×nh+ Çc m· ®Ó truyÒn cã hiÖu qu¶ cao theo kªnh th«ng tin+ Çc m· thuËn tiÖn cho viÖc viÖc gi¶i m· vµ ®ång bé

bªn thu+ Çc m· ®Ó xö lý sè tÝn hiÖu trong çc bé phËn kh¸c

nhau cña hÖ thèng truyÒn h×nh sè.Çc qu¸ tr×nh m· ho¸ tÝn hiÖu truyÒn h×nh truyÒn tin

tøc theo kªnh th«ng tin, vµ qu¸ tr×nh gi¶i m· tÝn hiÖu bªn thu lµ ®éc lËp, thËm chÝ kh«ng phèi hîp víi nhau. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ çc m· thÝch nghi cho viÖc biÓu diÔn sè cña tÝn hiÖu truyÒn h×nh cã thÓ kh«ng thÝch hîp cho viÖc truyÒn theo kªnh th«ng tin, cßn çc m· thÝch hîp cho viÖc m· ho¸ tÝn hiÖu truyÒn h×nh vµ truyÒn chèng nhiÔu theo kªnh th«ng tin cã thÓ ®îc gi¶i m· theo ph¬ng ph¸p rÊt phøc t¹p. V× vËy trong truyÒn h×nh sè thêng dÉn tíi viÖc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò biÓu diÔn m·.

§Ó ®¸p øng m· ho¸ tÝn hiÖu truyÒn h×nh vµ sau ®ã t¹o l¹i nã ë bªn thu, ngêi ta thêng dïng mét lo¹i m·, cßn ®èi víi viÖc truyÒn chèng nhiÔu theo kªnh th«ng tin th× dïng lo¹i m· kh¸c. Trong çc trêng hîp riªng ®«i khi sö dông ®êng th«ng tin víi viÖc truyÒn cã tÝnh chÊt x¸c thùc cao nh èng dÉn sãng vµ çp quang häc, chóng cã thÓ kh«ng tiÕp nhËn çc sè ®o ®Æc biÖt ®Ó chèng sai sè vµ dÉn ®Õn viÖc truyÒn chÝnh lo¹i m· mµ ®· ®îc sö dông ®Ó m· ho¸ tÝn hiÖu truyÒn h×nh. Khi chän çc m· cho çc tÝn hiÖu cña thiÕt bÞ truyÒn h×nh sè cÇn thiÕt r»ng: Thø nhÊt lµ sù lËp m· (cÊu tróc to¸n häc) gåm çc sè cÇn cho viÖc gi¶i quyÕt çc bµi to¸n ®· ®Æt ra, thø hai lµ çc ph¬ng ph¸p m· ho¸ vµ gi¶i m· çc m· ®îc chän mµ cã thÓ thùc hiÖn ®-îc trong çc thiÕt bÞ. VÒ cÊu tróc to¸n häc, çc m· ®îc chia thµnh m· kh«ng chÝnh x¸c s¬ cÊp vµ m· hiÖu chØnh, nghÜa lµ söa ch÷a sai sè khi truyÒn. Trong çc kh©u truyÒn h×nh sè, m· s¬ cÊp ®îc sö dông chñ yÕu ®Ó m· ho¸ tÝn hiÖu truyÒn h×nh, ghi h×nh tõ tÝnh, biÓu diÔn tÝn hiÖu th«ng tin phô vµ çc môc ®Ých bæ xung kh¸c. Çc m· hiÖu chØnh sai sè ®îc sö dông trong trêng hîp khi tÝn hiÖu sè bÞ mÐo sau khi ®îc truyÒn trªn kªnh th«ng tin.

ViÖc truyÒn tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè cÇn ph¶i ®îc thùc hiÖn víi tèc ®é x¸c ®Þnh cao. Theo nguyªn nh©n nµy th× viÖc chän m· hiÖu chØnh cã hiÖu qu¶ rÊt ®îc chó ý ®Õn. HiÖn nay lý thuyÕt vµ thùc tiÔn ®· ph¸t triÓn cã kÕt qu¶ tèt cho phÐp sö dông çc lo¹i m· mµ chóng söa ch÷a ®îc sai sè vµ çc m· vßng cã mét sè u ®iÓm. Trong phÇn riªng còng ph©n ra çc m·

81

truyÒn h×nh t¬ng øng víi çc tÝn hiÖu ®îc sö dông ®Ó truyÒn dßng sè theo çp th«ng tin. Chóng ta còng kh¶o s¸t riªng mµ çc m· gi¶ ngÉu nhiªn, sö dông çc tÝnh chÊt vµ çc ®Æc ®iÓm cña nã trong truyÒn h×nh sè ®Ó biÕn ®æi cÊu tróc thèng kª cña tÝn hiÖu sè, ®o ®é x¸c thùc cña viÖc truyÒn vµ çc nhiÖm vô kh¸c.

b) Çc ®Æc tÝnh c¬ b¶n cña m·Qu¸ tr×nh biÕn ®æi rÊt nhiÒu çc ®iÓm ®Õm lîng tö ho¸

cña tÝn hiÖu (trong ®ã cã tÝn hiÖu truyÒn h×nh) thµnh tæ hîp çc ký hiÖu kh¸c nhau gäi lµ sù m· ho¸, cßn çc nhãm ký hiÖu th«ng tin çch ®iÓm m· ho¸ gäi lµ m·.

Çc thuËt ng÷ "m· ho¸" vµ "m·" ®Æc trng cho quy tr×nh cña viÖc ®èi chiÕu tÝn hiÖu truyÒn h×nh ®· ®îc lîng tö ho¸ ®Ó x¸c ®Þnh çc nhãm ký hiÖu m·. §ång thêi trong hÖ thèng truyÒn h×nh sè, viÖc gia c«ng vµ truyÒn th«ng tin ®îc thùc hiÖn víi sù gióp ®ì cña çc tÝn hiÖu mµ mét hoÆc mét vµitham sè cña nã ®îc ®iÒu chÕ phï hîp víi m· th«ng tin. §«i khi thêng ®Ó ®¬n gi¶n ho¸, hÖ thèng thuËt ng÷ çc ký hiÖu cña hÖ thèng sè ®îc gäi lµ m·, mµ trong trêng hîp ®Æc biÖt ®«i khi çc ký hiÖu m· lµ çc xung video.

Çc m· mµ çc tæ hîp cña nã bao gåm mét sè çc ký hiÖu nh nhau ®îc gäi lµ çc m· ®Òu ®Æn, cßn çc m· mµ çc tæ hîp cña nã bao gåm mét sè çc ký hiÖu kh¸c nhau gäi lµ m· kh«ng ®Òu ®Æn.

Lý thuyÕt m· ho¸ cã hai híng nghiªn cøu: Thø nhÊt lµ nghiªn cøu çc cÊu tróc m· mµ nã n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña viÖc truyÒn theo kªnh th«ng tin cã nhiÔu (nh çc m· chèng sai sè, çc m· hiÖu chØnh) vµ thø hai lµ nghiªn cøu cÊu tróc m· triÖt tiªu ®é d cña tÝn hiÖu ®· m· ho¸ trong kªnh kh«ng nhiÔu. Hai híng nµy ®ãng vai trß ®Æc biÖt trong truyÒn h×nh sè, v× viÖc phèi hîp víi çc ph¬ng ph¸p kh¸c cho phÐp gi¶m vÒ c¨n b¶n ®é d cña tÝn hiÖu truyÒn h×nh (Xem ch¬ng 6).

Sù kh¶o s¸t mét çch chi tiÕt çc cÊu tróc vµ çc tÝnh chÊt cña m· sö dông trong hÖ thèng truyÒn h×nh sè, ®a ra phÇn d÷ liÖu mµ nã mang l¹i nh÷ng ®Æc tÝnh øng dông c¬ b¶n. Nhng hiÖn nay ®Ó duy tr× hÖ tèng thuËt ng÷ ®· ®îc sö dông trong lý thuyÕt m· ho¸ th× chÝnh ph¬ng tiÖn ®· ®îc tr×nh bµy mét çch hîp lý tiÕp sau cho ta mét vµi ®Þnh nghÜa tõ lý thuyÕt ®¹i sè trong trêng hîp h÷u h¹n.

HÖ thèng ®¹i sã lµ mét tËp hîp mµ trong ®ã x¸c ®Þnh mét hay mét vµi phÐp to¸n nh phÐp nh©n vµ phÐp céng.

82

Trêng lµ mét hÖ thèng ®¹i sè mµ trong ®ã x¸c ®Þnh hai phÐp to¸n c¬ b¶n (phÐp nh©n vµ phÐp céng) vµ hai phÐp to¸n ngîc cña chóng (phÐp chia vµ phÐp trõ).

Trêng m· trong ®ã chøa ®ùng mét sè h÷u h¹n çc phÇn tö q ®îc gäi lµ trêng Ga - lua vµ ký hiÖu lµ GF(q).

NÕu çc phÇn tö cña trêng lµ çc sè nguyªn theo modun cña çc sè tù nhiªn p th× gäi lµ trêng ®¬n gi¶n. VÝ dô GF(2) trêng nhÞ ph©n gåm 2 phÇn tö . PhÐp céng trong trêng nhÞ ph©n ®îc thùc hiÖn theo modun 2 (phÐp céng modun 2) vµ ký hiÖu b»ng dÊu .

Sè phÇn tö cña trêng Ga - lua x¸c ®Þnh m· c¬ së. M· víi c¬ sè q = 2 gäi lµ m· c¬ sè 2, nã ®îc sö dông réng r·i trong çc hÖ thèng truyÒn h×nh sè. Çc m· víi c¬ sè lín h¬n 2 thêng ®îc sö dông chØ ®èi víi viÖc tryÒn theo ®êng th«ng tin. Trong truyÒn h×nh sè dïng phæ biÕn nhÊt lµ çc m· víi c¬ sè 2, 3, 4 vµ 8. Khi t¹o nªn çc m· bëi çc thiÕt bÞ m· ho¸ dïng çc bé ghi dÞch c¬ b¶n, çc tæ hîp m· ®îc biÓu diÔn mét çch thuËn tiÖn díi d¹ng ®a thøc f(x) tõ mét biÕn x víi çc hÖ sè x¸c ®Þnh tõ tr-êng GF(q) nµo ®Êy:

f(x) = a0 + a1x2 + a2x2 + .... + anxn (5.7)§èi víi trêng nhÞ ph©n, hÖ sè ai b»ng 0 hoÆc b»ng 1. Nh

vËy bËc cña ®a thøc t¬ng øng víi bËc lín nhÊt cña x trong sè çc h¹ng thøc víi hÖ sè kh¸c kh«ng. §a thøc mµ nã kh«ng thÓ ph©n chia thµnh ®a thøc kh¸c cÊp thÊp h¬n víi çc hÖ sè thuéc cïng mét trêng ®îc gäi lµ ®a thøc bÊt kh¶ quy. Trong lý thuyÕt m· ho¸, çc ®· thøc bÊt kh¶ quy ®ãng vai trß lµm çc hµm ph¸t v× nhê gèc (c¬ së) cña nã cã thÓ quy ®Þnh çc tham sè líp réng cña m· nhiÒu møc, bao gåm çc m· tuÇn hoµn vµ çc d¹ng gi¶ ngÉu nhiªn. Sè bËc trong mét tæ hîp m· ®îc gäi lµ träng sè, cßn tæ hîp toµn bé çc tæ hîp m· cã thÓ cã gäi lµ b¶ng tõ m·. §èi víi m· ®Òu ®Æn th× ®é dµi b¶ng tõ m· b»ng

= qn, trong ®ã q lµ c¬ sè m·, cßn n lµ träng sè cña nã.Khi m· ho¸ hiÖu chØnh, b¶ng m· xuÊt xø nhá h¬n b¶ng

m· kªnh, do vËy ®Ó truyÒn th«ng tin ®ßi hái ph¶i cã phÇn tæ hîp toµn bé çc tõ m· cña kªnh. Çc tæ hîp m· ®îc sö dông nµy ®îc gäi lµ ®îc cho phÐp, cßn phÇn cßn l¹i gäi lµ tæ hîp m· bÞ cÊm. NÕu biÕn ®æi sai sè sai tæ hîp m· cho phÐp sang tæ hîp cÊm th× chÝnh nh÷ng sai sè nµy ®îc ph¸t hiÖn khi gi¶i m·, cßn khi cÊu tróc m· ®îc x¸c ®Þnh th× nã ®· ®îc söa ch÷a. Kh¶ n¨ng sö dông m· ®Ó ph¸t hiÖn vµ söa ch÷a sai sè truyÒn ®îc ®Æc trng bëi kho¶ng çch m·, nã b»ng sè bËc m· trong ®ã çc tæ hîp nµy ®îc ph©n biÖt víi tæ hîp m· kh¸c.

83

§é d cña m· ®îc x¸c ®Þnh nh sau: Rk = 1 - log2NP/log2N0

Trong ®ã: Rk - ®é d cña m·Np - sè tæ hîp m· cho phÐpNo - sè tæ hîp m· cã thÓ cã

§èi víi çc ®a sè çc m·, phÇn k cña tæ hîp ký hiÖu ®îc x¸c ®Þnh tõ n ký hiÖu tõ çc ®êng th«ng tin, cßn phÇn r cßn l¹i lµ ®Ó hiÖu chuÈn. Do vËy khi cã sè m· lµ 2 th×:

Rk = 1 - log22k/log22" = 1 - k/n = r/n (5.9)Trong lý thuyÕt m· ho¸, phÇn ký hiÖu th«ng tin trong tõ

ma ®îc gäi lµ tèc ®é truyÒn th«ng tin: R = k/n = (n - r)/n = 1 - r/n (5.10)

Khi sö dông çc m· chèng sai sè, lu«n lu«n ph¶i chó ý r»ng sù t¨ng cña tÝch chèng nhiÔu ®¹t ®îc nhê sù gi¶m tèc ®é truyÒn tin (nÕu nh kh«ng chuyÓn thµnh c¬ sè m· cao h¬n) vµ tån t¹i x¸c suÊt sai sè tíi h¹n (nhá nhÊt). Khi vît qua x¸c suÊt tíi h¹n th× m· lµm mÊt tÝnh chÊt hiÖu chØnh cña m×nh. Çc tham sè lµ träng sè. Träng sè cña m· ®îc gäi lµ sè sè mét (sè ®¬n vÞ - trong trêng hîp chung lµ çc ký hiÖu kh¸c 0) trong tæ hîp m· ®îc gäi lµ ®é vît qu¸. NghÜa lµ ®é sai kh¸c sè sè 1 vµ sè 0 trong tæ hîp m·. Träng sè ®Æc trng cho thµnh phÇn phæ cña tÝn hiÖu t¬ng øng víi m· th«ng tin vµ kh¶ n¨ng ®ång bé cña mçi tÝn hiÖu ®îc truyÒn. Çc m· víi träng sè kh«ng ®æi, nghÜa lµ víi sè sè 1 nh nhau trong mçi tæ hîp cho phÐp, còng ®îc sö dông ®Ó ph¸t hiÖn sai sè.

Nh vËy, ®Ó phôc vô yªu cÇu vÒ ghi, truyÒn tÝn hiÖu video, m· ho¸ ®îc sö dông trong çc trêng hîp:

+ M· ho¸ s¬ cÊp: Dïng ®Ó t¹o tÝn hiÖu sè ë studio.+ M· b¶o vÖ vµ söa sai: T¨ng kh¶ n¨ng chÞu ®ùng cña

tÝn hiÖu trong kªnh cã nhiÔu.+ M· truyÒn tuyÕn tÝnh: T¨ng kh¶ n¨ng truyÒn dÉn.§Çu tiªn tÊt c¶ çc tÝn hiÖu video sè ®îc m· ho¸ s¬ cÊp,

sau ®ã m· ho¸ chuyÓn ®æi (transcode). M· s¬ cÊp lµ m· c¬ së mµ tõ ®ã h×nh thµnh m· b¶o vÖ. M· s¬ cÊp cã d¹ng tÝn hiÖu nhÞ ph©n liªn tôc, çc bit "0", "1" cã thÓ biÓu diÔn b»ng nhiÒu ph¬ng ph¸p kh¸c nhau, ®îc ph©n biÖt b»ng thêi gian tån t¹i, cùc tÝnh, møc ph¸. BiÓu diÔn çc bit cã thÓ lµ tuyÖt ®èi hoÆc t¬ng ®èi.

84

M· cã cÊu tróc tuyÖt ®èi: Sù biÕn ®æi çc bit kÌm theo sù biÕn ®æi çch biÓu diÔn. Trong çc m· d¹ng tuyÖt ®èi, sù thay ®æi cña çc tham sè biÓu diÔn trong d·y tÝn hiÖu (møc pha cña xung vµ çc tham sè kh¸c) x¶y ra ®ång thêi víi sù thay ®æi cña çc ký hiÖu m·, nghÜa lµ trong d¹ng tuyÖt ®èi, mçi ký hiÖu cña m· ®îc ký hiÖu t¬ng øng víi tÝn hiÖu ®iÖn ®· ®îc x¸c ®Þnh.

M· cã cÊu tróc t¬ng ®èi: Sù biÕn ®æi çc bit t¬ng øng cã thÓ biÕn ®æi hoÆc kh«ng biÕn ®æi çch biÓu diÔn. Trong çc m· d¹ng t¬ng ®èi, sù thay ®æi cña çc tham sè biÓu diÔn d·y tÝn hiÖu x¶y ra chØ khi xuÊt hiÖn ký hiÖu 1 (hay ký hiªô 0) trong d·y th«ng tin. VÝ dô, nÕu ®»ng sau ký hiÖu 1 ë s¸t ký hÖu 0 th× sÏ kh«ng thÓ kh«ng x¶y ra sù thay ®æi trong tÝn hiÖu ®îc truyÒn.

c) Çc m· s¬ cÊpÇc m· s¬ cÊp chñ yÕu ®îc sö dông ®Ó m· ho¸ tÝn hiÖu

truyÒn h×nh, xö lý sè, trong çc thiÕt bÞ tæ hîp studio cña trung t©m truyÒn h×nh sè v.v...

+ NRZ (Non Return to Zero): Kh«ng trë l¹i møc kh«ng+ RZ (Return to Zero) : Trë l¹i møc kh«ng+ BiPh (Bi Phase) : Hai phaB¶ng tõ m· cña m· s¬ cÊp cÇn ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn

qn - 1 < N qn, trong ®ã N lµ sè møc lîng tö cña tÝn hiÖu truyÒn h×nh ®îc m· ho¸.

§iÒu kiÖn nµy dÉn ®Õn trêng hîp thø nhÊt lµ m· s¬ cÊp cã thÓ cã ®é d nµo ®Êy, thø hai lµ phÇn d cña tæ hîp m· lu«n lu«n nhá h¬n mét nöa tæng sè møc m· ho¸. §iÒu ®ã liªn hÖ víi toµn bé sè møc lîng tö cña bé A/D cã thÓ kh¸c víi gi¸ trÞ møc ®é béi cña c¬ sè m·. §«i khi cã chç ®é d kh«ng thuéc tÝnh chÊt ®Æc trng cña m· s¬ cÊp vµ thùc tÕ kh«ng ®îc sö dông. Thêng trong truyÒn h×nh sè, c¬ sè cña m· s¬ cÊp b»ng 2, nghÜa lµ m· nµy lµ m· nhÞ ph©n.

Çc m· s¬ cÊp ®îc ph©n thµnh lo¹i cã träng sè vµ lo¹i kh«ng cã träng sè. Lo¹i cã träng sè bao gåm çc m· mµ bªn c¹nh mçi bËc cña tæ hîp m· cña nã ®îc nhËn biÕt mét hÖ sè träng sè nµo ®ã. Khi ®ã m· sè bÊt kú cã d¹ng ®a thøc.

(5.11)

85

Trong ®ã: i - c¬ së cña hÖ thèng ®Õm vµ sè bËc theo thø tù cña tæ hîp m·.

qi - träng sè cña ®a thøcCi - hÖ sè t¬ng øng víi bËc cña ®a thøc nh÷ng

sè nguyªn theo modun q.

M· träng sè F(2) = , Ci lµ 2 sè tù nhiªn (Ci = 0 hoÆc 1), trong hÖ thãng truyÒn h×nh sè nã ®îc sö dông rÊt réng r·i. Thuéc vÒ çc m· kh«ng träng sè lµ m· ph¶n x¹, trong sè ®ã cã m· Gray. Trong çc m· kh«ng cã träng sè, çc bËc cña çc tæ hîp m· kh«ng cã träng sè x¸c ®Þnh. TÝnh chÊt c¬ b¶n cña m· ph¶n x¹ lµ hai tæ hîp bÊt kú kÒ nhau chØ ®îc ph©n biÖt b»ng 1 bËc. V× vËy khi bÞ sai sè, sù t¹o l¹i cña tæ hîp m· sÏ gi÷ lµm sai 1 bËc. Mµ Gray cã kho¶ng çch b»ng 1, Ýt lµm sai sè thiÕt bÞ, kÕt hîp víi viÖc ph¸t hiÖn sai sè çc khèi th«ng tin cã bËc kÒ nhau.

V× vËy m· Gray ®îc sö dông réng r·i trong viÖc m· ho¸ ma trËn cña tÝn hiÖu truyÒn h×nh dïng èng tia ®iÖn còng nhkhi truyÒn tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè b»ng ph¬ng ph¸p ®iÒu pha nhiÒu vÞ trÝ t¬ng ®èi.

86

Khi truyÒn çc tæ hîp m· liªn tiÕp cña tÝn hiÖu nµy ®Õn tÝn hiÖu kh¸c cã d¹ng mét d·y hai sè ngÉu nhiªn, çc ký hiÖu cña nã cÇn ph¶i ®îc ®a ra b»ng çc ph¬ng ph¸p kh¸c nhau: Lu ý träng sè vµ ph¹m vÞ cña chóng, ph©n biÖt sù phô thuéc nhau vÒ cùc tÝnh, møc hay lµ pha v.v...

D¹ng biÓu diÔn cña cïng mét m· s¬ cÊp nµo ®ã ®îc x¸c ®Þnh bëi d¹ng cña tÝn hiÖu gäi lµ d¹ng m·. H×nh 5.11 ®a ra çc ®å thÞ thêi gian cña cña d·y nhÞ ph©n 10110100, trong ®ã m· nhÞ ph©n ®· ®îc biÓu diÔn theo çc d¹ng kh¸c nhau. Th«ng thêng çc m· ®îc biÓu diÔn díi d¹ng tuyÖt ®èi c¬ b¶n x¸c ®Þnh nh sau.

Çc d¹ng m· NRZ lµ mét d·y xung cã ®é réng mçi xung b»ng thêi gian chu kú ®ång hå:

U(t) = U(t) - U(t - T) (5.12)Trong ®ã: T - thêi gian chu kú ®ång hå

Møc logic 0 øng víi møc ®iÖn ¸p thÊp nhÊt, cßn møc logic1

87

1 0 01 0 1 0 0Tõ m·:M· NRZ

M· NRZ - M

M· NRZ - S

M· NRZ - P

M· RZ M· RZ - P

M· RZ - U

M· BiPh

M· BiPh - M

M· BiPh - 5

H×nh 5.11 M· s¬ cÊp

øng víi møc ®iÖn ¸p cao nhÊt. Phæ tÝn hiÖu sè trong NRZ bao gåm phæ tÇn réng (tõ thµnh phÇn mét chiÒu ®Õn thµnh phÇn lÆp l¹i symbol), trong ®ã n¨ng lîng lín nhÊt cña phæ n»m ë vïng tÇn sè thÊp (H×nh 5.12). Ngêi ta chia m· NRZ thµnh hai lo¹i: NRZ gi¸n ®o¹n tÝch cùc vµ NRZ gi¸n ®o¹n thô ®éng (Phô thuéc vµo møc ®iÖn ¸p øng víi møc tÝn hiÖu thÊp nhÊt). NRZ gi¸n ®o¹n thô ®éng: Møc symbol 0 øng víi møc ®iÖn ¸p 0, cßn NRZ gi¸n ®o¹n tÝch cùc (NRZ - P): Nã øng víi ®iÖn ¸p ©m (cïng gi¸ trÞk), ®iÖn ¸p ©m øng víi sumbol 1

88

Çc biÕn thÓ cña NRZ lµ m· NRZ - M (NRZ - Mark) hoÆc cßn gäi lµ NRZ - 1 vµ m· NRZ - S (NRZ - Space) hoÆc cßn gäi lµ NRZ - 0. Trong m· NRZ - M, mçi sù thay ®æi vÒ biªn ®é tÝn hiÖu øng víi møc logic 0 øng víi trêng hîp kh«ng cã sù thay ®æi vÒ biªn ®é. Phæ tÝn hiÖu sè cña m· NRZ - M t¬ng tù nh trongm· NRZ. M· NRZ - S lµ m· bæ sung cho m· NRZ - M, m· NRZ - S cã møc logic 0 øng víi trêng hîp cã sù thay ®æi biªn ®é tÝn hiÖu vµ møc logic 1, nÕu biªn ®é tÝn hiÖu cè ®Þnh. §Æc ®iÓm cña NRZ - S gièng nh m· NRZ - M.

Çc m· d¹ng RZ kh¸c víi m· NRZ lµ xung ®iÖn ¸p chiÕu 1 nöa hay c¶ phÇn ph¹m vÞ nhÞp T.

U(t) = U(t) - U(t - 0,5T) (5.13)Cã xung: øng víi møc logic 1, cßn kh«ng cã xung: øng víi

møc logic 0. Trong trêng hîp logic 1, biªn ®é tÝn hiÖu thay ®æi hai lÇn, cßn møc logic 0 th× biªn ®é tÝn hiÖu kh«ng ®æi. Phæ tÝn hiÖu sè trong m· RZ bao gåm b¨ng tÇn sè réng tõ thµnh phÇn mét chiÒu ®Õn tÇn sè b»ng hai lÇn tÇn sè xung ®ång hå (réng h¬n nhiÒu so víi phæ tÝn hiÖu NRZ), trong ®ã n¨ng lîng cùc ®¹i cña phæ còng gièng nh NRZ ë vïng tÇn sè thÊp. ë ®©y, ngêi ta còng ph©n biÖt thµnh hai lo¹i m· RZ gi¸n ®o¹n tÝch cùc (RZ - P) xung ©m cã ®é réng b»ng 1/2 hoÆc mét phÇn thêi gian xung ®ång hå vµ biªn ®é b»ng biªn ®é xung d¬ng øng víi møc logic 1. Mét biÕn thÓ cña RZ gi¸n ®o¹n tÝch cùc (RZ -U) lµ lo¹i m· mµ trong ®ã møc logic 0 øng víi xung d¬ng cã biªn ®é nhá h¬n xung øng víi møc logic1. §èi víi m· RZ cã kh¶ n¨ng t¹o l¹i tÝn hiÖu ®ång hå tõ chuçi tÝn hiÖu m· thu ®îc.

89

NRZ

BiPhRZ

fcl 2fcl 3fcl

fcl = TÇn sè chu«ng

MËt ®é phæ

H×nh 5.12 Ph©n bè n¨ng l îng phæ tÇn sè cña çc m· s¬ cÊp.

Çc m· d¹ng PiPh ®îc t¹o thµnh nhê çc cÆp xung phô RZ trong mçi ph¹m vi nhÞp:

U(t) = U(t) - 2U(t - 0,5T) + U(t - T) (5.14)Çc lo¹i m· xuÊt ph¸t tõ BiPh bao gåm: BiPh - M (Bi - phase

Mark) hoÆc BiPh - 1 vµ BiPh - S (Bi - phase - space) hoÆc BiPh 0. Trong m· BiPh - M (Cßn gäi lµ m· dïng ®iÒu tÇn xung hoÆc m· Manchester I), mçi biÕn ®æi møc ë trªn t©m chu kú ®ång hå øng víi møc logic1 vµ nÕu kh«ng cã sù thay ®æi møc, th× øng víi logic 0. M· BiPh - S bæ sung cho m· BiPh - M. Trong BiPh - S, mçi sù thay ®æi møc ë t©m chu kú ®ång hå øng víi møc logic0, ngîc l¹i kh«ng cã sù thay ®æi, th× ta cã møc logic 1. TÝn hiÖu sè trong çc m· BiPh (hai pha) ®îc biÓu diÔn b»ng chuçi xung lÆp l¹i víi tÇn sè tÝn hiÖu ®ång hå.

ë phÝa thu dÔ dµng t¹o l¹i tÝn hiÖu ®ång hå víi chuçi m· lÇn lît. Phæ tÝn hiÖu trong m· BiPh gièng nh phæ tÝn hiÖu ®iÒu tÇn cã 2 tÇn sè c¬ b¶n vµ (trong ®ã fdh - tÇn sè ®ång hå) kh«ng cã thµnh phÇn mét chiÒu vµ çc thµnh phÇn tÇn sè thÊp. Phæ cña nã réng h¬n nhiÒu so víi phæ trong NRZ vµ n¨ng lîng phæ c¬ b¶n n»m trong vïng tÇn sè cao.

Trong truyÒn h×nh sè, m· NRZ thêng ®îc dïng cho çc thiÕt bÞ studio vµ thiÕt bÞ truyÒn çc th«ng tin phô trong tÝn hiÖu truyÒn h×nh. M· RZ ®îc dïng trong mét sè trêng hîp truyÒn tÝn hiÖu h×nh sè ë kho¶ng çch xa. M· BiPh dïng trong qu¸ tr×nh ghi tÝn hiÖu sè trªn b¨ng tõ.

4- ChuyÓn ®æi D/A

ChuyÓn ®æi sè - t¬ng tù (D/A) lµ qu¸ tr×nh t×m l¹i tÝn hiÖu t-¬ng tù tõ N sè h¹ng (N bit) ®· biÕt tÝn hiÖu sè víi ®é chÝnh x¸c lµ mét møc lîng tö (1 LSB). §Ó lÊy ®îc tÝn hiÖu t¬ng tù tõ tÝn hiÖu sè, dïng s¬ ®å nguyªn t¾c nh h×nh 5.13. ChuyÓn ®æi sè - t¬ng tù kh«ng ph¶i lµ phÐp nghÞch ®¶o cña chuyÓn ®æi t-

90

M¹ch logic

D/A LÊy mÉu

Läc th«ng thÊp

>Video sè

Video t ¬ng tù

Xung lÊy mÉu

H×nh 5.13 S¬ ®å khèi m¹ch biÕn ®æi sè - t ¬ng tù

¬ng tù - sè, v× kh«ng thÓ thùc hiÖn ®îc phÐp nghÞch ®¶o cña qu¸ tr×nh lîng tö ho¸.

Theo s¬ ®å nµy th× qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi sè - t¬ng tù lµ qu¸ tr×nh t×m l¹i tÝn hiÖu t¬ng tù ®· ®îc lÊy mÉu. M¹ch c¬ b¶n cña D/A bao gåm:

- M¹ch sè (®a hµi lo¹i D) víi nhiÖm vô t¹o l¹i tÝn hiÖu sè ®Çu vµo.

- M¹ch gi¶i m· sè - t¬ng tù víi nhiÖm vô biÕn tÝn hiÖu sè thµnh tÝn hiÖu rêi r¹c t¬ng øng díi d¹ng çc xung cã biªn ®é thay ®æi, h×nh 5.14.

- M¹ch t¹o xung lÊy mÉu vµ xung ®ång hå (cã nhiÖm vô t¹o çc xung lÊy mÉu vµ ®ång bé çc qu¸ tr×nh cßn l¹i trong D/A, ®ång bé víi m¹ch t¹o çc xung gièng nhau).

91

- M¹ch lÊy mÉu thø cÊp, cã nhiÖm vô khö nhiÔu (xuÊt hiÖn do chuyÓn m¹ch nhanh ë ®Çu ra cña m¹ch D/A).

- M¹ch läc th«ng thÊp ®Ó t¸ch b¨ng tÇn c¬ b¶n cña tÝn hiÖu lÊy mÉu (rêi r¹c). Bé läc th«ng thÊp ®ãng vai trß nh mét bé néi suy, ë ®©y tÝn hiÖu t¬ng tù biÕn thiªn liªn tôc theo thêi gian lµ tÝn hiÖu néi suy cña tÝn hiÖu rêi r¹c theo thêi gian Um.

- KhuyÕch ®¹i tÝn hiÖu video ra. Trong thùc tÕ, m¹ch gi¶i m· sè - t¬ngtù thêng lµm viÖc b»ng c¸ch céng ®iÖn ¸p (®«i khi céng dßng). M¹ch gi¶i m· ®Æc trng bao gåm:

- Nguån ®iÖn ¸p hoÆc dßng chuÈn.- M¹ng ®iÖn trë thÝch hîp.

92

TT TT TT T T

Lçi l îng tö

Thêi gian

Kho¶ng lÊy mÉu

Q

n + 5n + 4

n + 3

n + 1n

n + 2

QQ

QQ

QQ

Kho¶ng l îng tö

Møc l îng tö

Biªn ®é

H×nh 5.14 TÝn hiÖu t¹i ®Çu ra bé biÕn ®æi D/A

ChuyÓn m¹ch, chuyÓn ®æi trong çc thêi kh¾c thÝch hîp víi ®é chÝnh x¸c cao vÒ ®iÖn ¸p (hoÆc dßng) chuÈn ë ®Çu vµo m¹ng ®iÖn trë. Tèc ®é ho¹t ®éng cña nã ph¶i gièng nh tèc ®é lµm viÖc cña m¹ch m· ho¸.

H×nh 5.14 vÏ d¹ng tÝn hiÖu ®Çu ra cña mét bé biÕn ®æi D/A, lµ mét chuçi çc xung ch÷ nhËt cã biªn ®é b»ng biªn ®é çc tÝn hiÖu sè, ®é réng çc xung lµ T = 1/f. Phæ cña mét xung ch÷ nhËt cã ®é réng T ®îc cho bëi hµm sè:

A(dB) = 20log10 (5.15)

Trong ®ã: A - phæ cña xung ch÷ nhËt x = fv/flm

fv - tÇn sè tÝn hiÖu videoflm - lµ tÇn sè lÊy mÉu.

Phæ cña mét xung ch÷ nhËt víi ®é räng T 1/fs vµ phæ cña tÝn hiÖu t¹i ®Çu ra cña bé biÕn ®æi D/A ®îc vÏ nh trªn h×nh 5.15 vµ 5.16

5.3 - tÝn hiÖu video sè tæng hîp tiªu chuÈn 4fscNTSC1- Giíi thiÖu chung

TÝn hiÖu vi deo sè tæng hîp thùc chÊt lµ sù chuyÓn ®æi tÝn hiÖu video t¬ng tù tæng hîp sang video sè. Trong trêng hîp lÊy mÉu tÝn hiÖu video mµu tæng hîp, ®iÒu kiÖn ®Çu tiªn lµ ph¶i chó ý ®Õn t¶i tÇn mµu (sãng mang mµu) fsc', khi chän tÇn sè lÊy mÉu (flm) cã thÓ xuÊt hiÖn çc trêng hîp sau:

93

Biªn ®é

Thêi gian

2fsa

fsa 3fsa

4fsa

Sin(x)/x

H×nh 5.15 TÝn hiÖu t¹i ®Çu ra bé biÕn ®æi D/A

Biªn ®é

TÇn sèfgh fsa

B¨ng c¬ b¶n

H×nh 5.16 Phæ tÝn hiÖu t¹i ®Çu ra bé biÕn ®æi D/A

Biªn d íi Biªn trªn

a) flm gÊp nhiÒu lÇn fsc', vÝ dôc flm = 2fsc'; flm = 3fsc hoÆc flm = 4fsc dïng cho hÖ NTSC vµ PAL v× hai hÖ nµy chØ dïng mét tÇn sè fsc. HÖ SECAM dïng hai t¶i tÇn mµu, nªn kh«ng dïng ®îc mét tÇn sè flm cho çc tÝn hiÖu hiÖu sè mµu.

b) flm kh«ng cã quan quan hÖ trùc tiÕp víi fsc. Trong trêng hîp nµy, sÏ xuÊt hiÖn (ngoµi çc thµnh phÇn tÝn hiÖu cã Ých) thªm çc thµnh phÇn tÝn hiÖu phô do liªn hîp gi÷a flm vµ fsc hoÆc hµi cña fsc trong phæ tÝn hiÖu lÊy mÉu. §Æc biÖt thµnh phÇn tÝn hiÖu (f lm - 2fsc) sÏ g©y mÐo tÝn hiÖu video (t¬ng tù) ®îc kh«i phôc l¹i. Lo¹i mÐo nµy cã tªn gäi lµ mÐo ®iÒu chÕ chÐo (Intermodulation).

Çc thµnh phÇn tÝn hiÖu ®iÒu chÕ chÐo cã tÇn sè n»m trong kªnh mµu sÏ t¹o trªn mµn h×nh çc "h×nh ®ång mµu", thÓ hiÖn rÊt râ trong çc h×nh ¶nh cã nÒn ®ång mµu vµ ®é b·o hoµ mµu cè ®Þnh( VÝ dô ¶nh kiÓm tra çc säc mµu).§é æn ®Þnh çc h×nh ®ång mµu trªn mµn h×nh phô thuéc vµo quan hÖ gi÷a fsa vµ çc tÇn sè quÐt dßng vµ mµnh. MÐo ®iÒu chÕ chÐo sÏ kh«ng xuÊt hiÖn trong trêng hîp lÊy mÉu vµ m· ho¸ riªng tÝn hiÖu chãi vµ çc tÝn hiÖu hiÖu sè mµu.

Nh vËy, ®Ó tr¸nh mÐo g©y ra do çc hµi cña fsc trong phæ cña tÝn hiÖu lÊy mÉu - gäi lµ mÐo ®iÒu chÕ chÐo - th«ng thêng chän tÇn sè lÊy mÉu b»ng béi sè cña tÇn sè sãng mang mµu. §iÒu nµy, ë hÖ NTSC, PAL do sö dông sãng mang mµu, nªn viÖc chän gi¸ trÞ tÇn sè flm tèi u sÏ ®¬n gi¶n. Thêng th× flm ®îc chän b»ng hµi bËc ba tÇn sè t¶i mµu fsc

+ flm/PAL = 13,3085625MHz > 2fc/PAL; fc/PAL = 5 hoÆc 5,5 MHz.

+ flm/NTSC = 10,738635 MHz > 2fc/NTSC; fc/NTSC = 4,2MHz

NÕu chän flm = 4fsc th× sÏ cho chÊt lîng h×nh ¶nh kh«i phôc rÊt tèt. Tuy nhiªn nã sÏ lµm t¨ng tèc ®é bit tÝn hiÖu sè, dÉn ®Õn l·ng phÝ d¶i th«ng (W (3/4C).

§èi víi hÖ SECAM, tÇn sè lÊy mÉu flm kh«ng thÓ chän b»ng hai bËc cao cña t¶i mµu fsc', bëi v× hÖ SECAM sö dông ®iÒu tÇn. ViÖc chän flm ë ®©y cã nhiÒu khã kh¨n h¬n.

KÕt qu¶ nghiªn cøu cña çc chuyªn gia trong lÜnh vùc truyÒn h×nh cho thÊy; khi tÇn sè lÊy mÉu tiÕn ®Õn gÇn ph¹m vi 13MHz, chÊt lîng ¶nh kh«i phôc sÏ rÊt tèt. NÕu tÇn sè mÉu nhá h¬n 13MHz, chÊt lîng ¶nh gi¶m râ rÖt ®èi víi lÊy mÉu tÝn hiÖu video mµu tæng hîp.

Trong mét thêi gian dµi, rÊt nhiÒu çc kh¸i niÖm, s¶n phÈm vµ çc thiÕt bÞ ®iÖn tö ®îc ph¸t triÓn cho çc øng dông sè. Çc thiÕt bÞ nµy lµm viÖc ë çc tÇn sè lÊy mÉu kh¸c nhau,

94

sè bit biÓu diÔn mÉu kh¸c nhau, sè møc lîng tö kh¸c nhau. Chóng ®îc ph¸t triÓn phôc vô yªu cÇu s¶n xuÊt vµ ®îc thiÕt kÕ phï hîp víi studio s¶n xuÊt ch¬ng tr×nh víi tÝn hiÖu video tæng hîp t¬ng tù.

Xu híng ph¸t triÓn çc studio hoµn toµn kü thuËt sè yªu cÇu chuÈn ho¸ c«ng nghiÖp cho çc thiÕt bÞ video sè. Çc tiªu chuÈn video sè tæng hîp ®îc x©y dùng ®Ó híng tíi môc tiªu ®ã. Phï hîp víi yªu cÇu c«ng nghÖ, hai hÖ thãng tiªu chuÈn sè ho¸ tÝn hiÖu video tæng hîp ®· ®îc ph¸t triÓn réng r·i. §ã lµ:

+ Tiªu chuÈn 4fsc NTSC.+ Tiªu chuÈn 4fsc PALTÝn hiÖu video tæng hîp t¬ng tù ®îc lÊy mÉu t¹i tÇn sè

b»ng bèn lÇn tÇn sè sãng mang phô (4fsc). Sè bit biÓu diÔn mÉu ®ãng vai trß quan träng trong viÖc x¸c ®Þnh chÊt lîng ¶nh vµ tÝnh kinh tÕ cña thiÕt bÞ. Th«ng thêng çc thiÕt bÞ sö dông 8 hoÆc 10bit.

Çc thiÕt bÞ truyÒn h×nh sè t¹i çc níc B¾c Mü thêng sö dông cã tÇn sè lÊy mÉu lµ 4fsc', nhÊt lµ ®èi víi thiÕt bÞ ghi h×nh sè tæng hîp. Çc thiÕt bÞ ghi h×nh t¬ng tù tæng hîp ®îc thay thÕ b»ng thiÕt bÞ ghi h×nh sè, cã çc ®Çu vµo vµ ®Çu ra lµ tÝn hiÖu t¬ng tù. Mét sè çc nhµ s¶n xuÊt ph¸t triÓn lo¹i thiÕt bÞ trªn tiªu chuÈn nµy cã tªn lµ D2 vµ D3. RÊt nhiÒu chñng lo¹i thiÕt bÞ chÊt lîng studio 4fsc ®· xuÊt hiÖn. T¹i Ch©u ¢u, thiÕt bÞ theo tiªu chuÈn 4fsc kh«ng ph¶i lóc nµo còng ®îc sö dông. Lý do lµ hÖ SECAM kh«ng thÓ thùc hiÖn ®îc kü thuËt nµy. Trong khi ®ã, xu híng sè ho¸ tÝn hiÖu thµnh phÇn ngµy cµng thÊy râ trong tÊt c¶ çc hÖ truyÒn h×nh. ThiÕt bÞ sè thµnh phÇn dÇn dÇn chiÕm u thÕ theo thêi gian.

2- Çc tham sè c¬ b¶n cña tiªu chuÈn 4fsc NTSCTiªu chuÈn 4fscNTSC ®îc x¸c ®Þnh trong SMPTE 244M

gåm çc tham sè cña tÝn hiÖu video tæng hîp theo hÖ NTSC còng nh tÝnh chÊt kÕt nèi song song cña hÖ thèng. ChuÈn SMPTE ®îc m« t¶ trong b¶ng 5.1

B¶ng 5.1 Tiªu chuÈn 4fscNTSCTÝn hiÖu vµo NTSC

Sè mÉu trªn mét dßng 910Sè mÉu trªn mét dßng 768

95

tÝch cùcTÇn sè lÊy mÉu 4fsc = 14,32818MHz

CÊu tróc lÊy mÉu Trùc giaoKho¶ng çch lÊy mÉu + 330, + 1230, + 2130,

+ 3030

M· ho¸ Lîng tö ho¸ ®ÒuThang lîng tö 8 hoÆc 10 bit

TÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu b»ng bèn lÇn tÇn sè sãng mang phô: flm = 14,3181 MHz (thêng viÕt 14,3MHz). §ång bé qu¸ tr×nh lÊy mÉu ®îc lÊy tõ tÝn hiÖu ®ång bé mµu cña tÝn hiÖu video tæng hîp. H×nh 5.17 minh ho¹ phæ tÝn hiÖu NTSC lÊy mÉu t¹i tÇn sè b»ng bèn lÇn tÇn sè mang phô 4fsc.

Trong phæ tÝn hiÖu trªn, cã mét kho¶ng çch hë gi÷a çc tÇn sè 4,2 MHz - tÇn sè lín nhÊt cña NTSC c¬ b¶n vµ tÇn sè 7,16 MHz (tÇn sè Nyquist). Víi kho¶ng hë nµy, çc bé läc chèng nhiÔu vµ bé läc t¸i t¹o cã ®Æc tuyÕn kh«ng lý tëng ®îc phÐp sö dông. Tiªu chuÈn kh«ng x¸c ®Þnh tÝnh chÊt cña çc bé läc chèng nhiÔu vµ bé läc t¸i t¹o, v× vËy çc nhµ s¶n xuÊt cã thÓ tù do lùa chän çc bé läc, phôc vô cho môc ®Ých kinh tÕ vµ kü thuËt.

96

3- CÊu tróc lÊy mÉu: Tiªu chuÈn SMPTE phï hîp víi çc tham sè NTSC c¬ b¶n,

tøc lµ m· ho¸ tÝn hiÖu Ul/UQ thay v× çc tÝn tiÖu UR - Y/UB - Y. TÝn hiÖu NTSC c¬ b¶n çc tÝn hiÖu Ul vµ UQ cã d¶i th«ng kh¸c nhau t¬ng øng lµ 1,2 MHz vµ 0,5MHz.

Trªn h×nh 5.18 minh ho¹ qu¸ tr×nh lÊy mÉu theo tiªu chuÈn 4fscNTSC, theo ®ã, kho¶ng lÊy mÉu cÇn trïng víi ®Ønh ©m vµ d¬ng cña çc thµnh phÇn sãng mang phô Ul vµ UQ. PhÇn trªn cña h×nh cã vÏ çc th«ng tin t¬ng øng vÒ tÝn hiÖu UR - Y vµ UB - Y.

97

D¶i th«ng møc danh

®Þnh

D¶i th«ng cao cã thÓ chÊp nhËn

TÇn sèlÊy mÉu

fsc 2fsc

3fsc

4fsc

5fsc

TÇn sè3,58MHz 7,16MHz

TÇn sè Nyquist

10,7MHz 14,3MHz

H×nh 5.17 Phæ cña tÝn hiÖu lÊy mÉu chuÈn 4fsc NTSC

Biªn ®é

R - Y B - Y

l Q

1800 900 00

1800

Kho¸mµu

l Q - l -Q l Q - l -Q+ 123

+ 33

+ 303

+ 213

+ 123

+ 33

+ 303

+ 213H×nh 5.18 Çc kho¶ng lÊy mÉu t¹i tÇn

sè 4fsc cña tÝn hiÖu t ¬ng tù NTSC

Víi tÇn sè lÊy mÉu lµ flm = 14,3181 MHz, tÇn sè quÐt dßng lµ fH = 15734,25Hz, tæng sè mÉu thu ®îc trªn mét dßng lµ: flm/fH = 910 mÉu.

Trong ®ã: Dßng video tÝch cùc chiÕm 768 mÉu. 142 mÉu cßn l¹i dµnh cho ®ång bé dßng tÝn hiÖu sè.

H×nh 5.19 vÏ sè mÉu cho tÝn hiÖu NTSC c¬ b¶n. §iÓm gi÷a cña sêng xung ®ång bé dßng cña tÝn hiÖu video t¬ng tù n»m gi÷a hai mÉu sè 784 vµ 785. MÉu ®Çu tiªn trong 910 mÉu t¬ng øng víi mÉu ®Çu tiªn cña dßng tÝch cùc sè vµ ®îc ký hiÖu lµ mÉu sè 0. Nh vËy çc mÉu t¬ng øng sÏ ®îc ®¸nh sè tõ 0 ®Õn 909. Dßng video sè tÝch cùc bao gåm çc mÉu tõ 0 ®Õn 767.

98

782783 785 787 Sè mÉu

S ên xung ®ång bé50%

25,6ns

42,2ns

142 mÉu768 - 909

768 mÉu0 ®Õn 767

Dßng tÝch cùcTÝn hiÖu xo¸ dßng sè

910 mÉu trªn dßng tÝn hiÖu sè

H×nh 5.19 Çc kho¶ng lÊy mÉu t¹i tÇn sè 4fsc cña tÝn hiÖu t ¬ng tù NTSC

4- Thang lîng tö vµ biÓu diÔn thang lîng töB¶ng 5.2 liÖt kª çc møc cã ý nghÜa cña tÝn hiÖu NTSC t-

¬ng tù tæng hîp víi säc mµu chuÈn 100/7,5/100/7,5 t¬ng øng víi gi¸ trÞ tÝn hiÖu video sè 4fsc biÓu diÔn díi d¹ng sè HEX cho trêng hîp sö dông 8 bit vµ 10 bit ®Ó m· ho¸.

H×nh 5.20 vÏ mèi quan hÖ cña tÝn hiÖu video t¬ng tù tæng hîp víi çc gi¸ trÞ mÉu 10bit ®èi víi tÝn hiÖu chuÈn 100/7,5/100/7,5.

Víi bit 10 biÓu diÔn mÉu ta cã ®îc 1024 møc lîng tö tõ 0 ®Õn 1023 (hay tõ 000 ®Õn 3FF hÖ HEX). Çc møc 000, 001, 002, 003 vµ 3FC, 3FD, 3FE, 3FF dïng ®Ó b¶o vÖ vµ kh«ng ®îc phÐp xuÊt hiÖn trong dßng sè. Cßn l¹i 1016 møc lîng tö t¬ng øng tõ sè 4 ®Õn 1019 ®Ó biÓu diÔn tÝn hiÖu video. §Ønh ®ång bé ®îc thiÕt lËp ë møc 16 (010 HEX). Møc tÝn hiÖu lín nhÊt, t¬ng øng víi mµu vµng vµ mµu xanh l¬, ®îc thiÕt lËp ë gi¸ trÞ 972 (3CC HEX). Çc kho¶ng b¶o vÖ bao gåm tõ møc 4 ®Õn 16 (004 010) vµ tõ møc 972 ®Õn 1019 (3CC 3FB). Çc kho¶ng b¶o vÖ chiÕm kho¶ng 1dB, cho phÐp tÝn hiÖu vµo t-¬ng tù biÕn ®éng trong mét kho¶ng giíi h¹n nhÊt ®Þnh.

B¶ng 5.1 Tiªu chuÈn 4fscNTSCM· ho¸ 8 bit M· ho¸ 10 bit

Çc møc b¶o vÖ FF 3CF, 3FD, 3FE, 3FF

Møc lîng tö ho¸ cao nhÊt

FE 3FB

Møc ®Ønh tÝn hiÖu mµu

F3 3CC

Møc tr¾ng C8 320Møc ®en 46 11AMøc xo¸ 3C 0F0§Ønh ®ång bé 04 010Møc lîng tö ho¸ thÊp

nhÊt01 004

Çc møc b¶o vÖ 00 000,001,002,003

99

Kho¶ng trèng dù phßngMøc l îng tö

cùc ®¹i100% møc tÝn hiÖu

mµu

Kho¶ng trèng dù phßngMøc ®Ønh xung ®ång

béMøc l îng tö thÊp nhÊt

Møc thiÕt lËp

Møc xo¸

Møc l îng tö Møc sè mV DEC HEX998,

1994,2992,9934,3

102310201019 972

3FF3FC3FB3CC

Biªnb¶o vÖ

-205,7-300,7-302,3-306,1

1643

0

010004003000 Biªn

b¶o vÖ

53,570

282240

11A0F0

14,3 800 320

H×nh 5.20 Quan hÖ gi÷a çc møc tÝn hiÖu t ¬ng tù

vµ tÝn hiÖu sè m· ho¸ 10 bit, hÖ NTSC

Kho¶ng b¶o vÖ lµm gi¶m gi¸ trÞ tû sè S/QRMS. Theo lý thuyÕt, hÖ sè S/QRMS ®îc tÝnh:

Cho n = 10 bit biÓu diÔn mÉu: flm = 14,32MHz fgh = 4,2MHz Vq = 1,3042 V VW - VB = 0,7143 VGi¸ trÞ S/QRMS tÝnh ®îc b»ng:

S/QRMS = 68,10dBTrong hÖ thèng 8 bÝt, 254 trong 256 møc (01 ®Õn FE) ®-

îc sö dông ®Ó biÓu diÔn gi¸ trÞ lîng tö. Møc 00 vµ FF dïng cho b¶o vÖ vµ kh«ng ®îc phÐp cã trong dßng sè. Gi¸ trÞ S/QRMS cho hÖ thèng 8 bit tÝnh ®îc b»ng:

S/QRMS = 56,06 dB

100

Dßng 1

Dßng 1

Kho¶ng xo¸mµnh t ¬ng tù Dßng 9

Dßng 1Kho¶ng xo¸

mµnh sè

Dßng 263

Dßng 283

Kho¶ng xo¸mµnh t ¬ng tù

Dßng 272

Dßng 262Kho¶ng xo¸

mµnh sè

Dßng 282Dßng 284

Mµn tÝch cùc t ¬ng tù II

242.5 dßng

H×nh 5.21 Quan hÖ gi÷a mµnh t ¬ng tù vµ mµnh sè chuÈn

4fscNTSC

Mµn tÝch cùc t ¬ng tù I 242.5 dßng

5- CÊu tróc mµnh sèKho¶ng thêi gian tÝch cùc cña mµnh sè vît qu¸ thêi gian

tÝch cùc cña mµnh t¬ng tù. Mét chu kú tÝch cùc cña mµnh sè b¾t ®Çu tríc vµ kÕt thóc sau chu kú tÝch cùc cña mµnh t¬ng tù. Trong mét chu kú quýet NTSC gåm 4 mµnh, çc kho¶ng xo¸ mµnh cña mµnh I vµ III ®îc tÝnh tõ dßng 525, mÉu 768 ®Õn dßng 9 mÉu 767 vµ çc kho¶ng xo¸ mµnh cña mµnh II vµ IV ®îc tÝnh tõ dßng 263, mÉu 313 ®Õn dßng 272 vµ mÉu 767. H×nh 5.12 biÓu thÞ mçi quan hÖ gi÷a kho¶ng xo¸ mµnh tÝn hiÖu video tæng hîp NTSC sè vµ t¬ng tù.

Theo h×nh 5.12, dßng tÝch cùc sè vît qu¸ dßng tÝch cùc t¬ng tù. Dßng tÝch cùc sè b¾t ®Çu tríc vµ kÕt thóc sau dßng tÝch cùc t¬ng tù. Nh vËy, kho¶ng xo¸ dßng t¬ng tù sÏ n»m trong dßng sè tÝch cùc. §iÒu nµy lµm gi¶m çc t¹o bãng vµ viÒn cña tÝn hiÖu t¬ng tù do ¶nh hëng cña tÝn hiÖu ë tÇn sè cao ®èi víi çc bé läc t¸i t¹o, ®ång thêi còng phï hîp víi sêng xung sã cã thêi gian nhá. Kho¶ng xo¸ dßng sè b¾t ®Çu tõ mÉu 768 ®Õn mÉu 909 trªn tÊt c¶ çc dßng kh«ng thuéc kho¶ng xo¸ mµnh.

101

§ êng bé dßng

B¾t ®Çu xo¸ dßng

767

Cuèi dßng sè tÝch cùc

H×nh 5.22 Quan hÖ gi÷a dßng t ¬ng tù vµ dßng sè chuÈn 4fscNTSC

B¾t ®Çu dßng sè

tÝch cùc

H×nh 5.22 minh ho¹ vÞ trÝ mét sè mÉu ®Æc tr ng trong kho¶ng xo¸ dßng

782768

854857 900909000

787 849 864 893KÕt thóc xo¸ dßng

Pha sãng mang phô vµ chuÈn thêi gian ®ång bé dßng trïng nhau. Trong tÝn hiÖu t¬ng tù NTSC, thêi gian ®ång bé dßng b¾t ®Çu x¸c ®Þnh (møc 0) t¹i ®iÓm c¾t 0 cña burst mµu. Quan hÖ gi÷a sãng mang phô vµ tÇn sè quÐt dßng trong hÖ NTSC t¹o ra híng cña ®iÓm c¾t 0 thay ®æi sau mçi dßng.

XÐt hai khung mµu liªn tiÕp A vµ B. Khung mµu A gåm hai mµnh I vµ II, khung mµu B gåm hai mµnh 3 vµ mµnh 4. Mµnh I x¸c ®Þnh ®iÓm c¾t 0 ®Çu tiªn trªn dßng 10 cã vÞ trÝ d¬ng. §iÓm c¾t 0 ®Çu tiªn cña burst trªn dßng 10 mµnh III cã vÞ trÝ ©m. Nh vËy, cø sau mét lît quÐt 4 mµnh theo thø tù, ®iÓm c¾t 0 ®Çu tiªn trªn dßng 10 sÏ trë l¹i cã vÞ trÝ d¬ng.

H×nh 5.23 minh ho¹ chi tiÕt cÊu tróc xo¸ mµnh vµ quan hÖ gi÷a 4 mµnh NTSC vµ híng c¾t 0 cña sãng mang phô.

102

10 11 12 13

burst mµumµnh 1

10 11 12 13

burst mµumµnh 3

272

273

274

275

burst mµumµnh 2

272

273

274

275

burst mµumµnh 4

Khun

g A,

mµn

h I v

µ II

Khun

g B,

mµn

h III

vµ

IV

Burst mµu b¾t ®Çu b»ng nöa chu kú d ¬ngBurst mµu b¾t ®Çu b»ng nöa chu kú ©m

H×nh 5.23 Chi tiÕt cÊu tróc kho¶ng xo¸ mµnh vµ pha cña burst mµu hÖ NTSC

5.4 - tÝn hiÖu video sè tæng hîp tiªu chuÈn 4fsc pal1- C¸c tham sè c¬ b¶nTÝn hiÖu t¬ng tù PAL vµ NTSC cã nhiÒu ®iÓu t¬ng ®ång,

song tÝn hiÖu sè theo chuÈn 4fsc cña hai hÖ thèng nµy rÊt kh¸c nhau. B¶ng 5.3 tæng kÕt ®Æc ®iÓm cña tÝn hiÖu sè hÖ 4fsc PAL.

TÇn sè lÊy mÉu b»ng 4 lÇn tÇn sè sãng mang phô hay 17,734475MHz (thêng viÕt 17,73MHz). TÝn hiÖu xung clock ®îc lÊy tõ xung ®ång bé mµu cña tÝn hiÖu video tæng hîp.

B¶ng 5.3 Tiªu chuÈn 4fscPAL

TÝn hiÖu vµo PALSè mÉu trªn mét dßng 1135Sè mÉu trªn mét dßng

tÝch cùc948

TÇn sè lÊy mÉu 4fsc = 17,734475MHzKho¶ng c¸ch lÊy mÉu + 450, + 1350, + 2250,

+ 3150

M· ho¸ Lîng tö ho¸ ®Òu103

Thang lîng tö 8 hoÆc 10 bit

H×nh 5.24 minh ho¹ phæ lÊy mÉu hÖ 4fscPAL. ë ®©y cã mét kho¶ng çch gi÷a çc tÇn sè 5 MHz, tÇn sè cao nhÊt cña hÖ PAL c¬ b¶n, vµ tÇn sè 8,86MHz (tÇn sè Nyquist). Tiªu chuÈn kh«ng x¸c ®Þnh tÝnh chÊt cña çc bé läc chèng nhiÔu vµ bé läc t¸i t¹o, song çc nhµ s¶n xuÊt thêng sö dông t¹i tÇn sè cao. Còng nh víi tÝn hiÖu 4fscNTSC, cÇn chó ý ®Õn vÊn ®Ò vît qu¸ møc tÝn hiÖu trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi sang tÝn hiÖu sè khi ®a trùc tiÕp vµo çc thiÕt bÞ sè 4fsc, theo ®ã t¹o çc yªu cÇu nghiªm ngÆt vÒ giíi h¹n d¶i th«ng cña bé läc t¸i t¹o. §Ó kh¾c phôc, r×a vµ sên tríc xung xo¸ cña tÝn hiÖu sè cÇn phï hîp víi tÝn hiÖu t¬ng tù.

2- CÊu tróc lÊy mÉuH×nh 5.25 minh ho¹ chi tiÕt cÊu tróc kho¶ng lÊy mµnh

cña hÖ PAL. Pha tÝn hiÖu ®ång bé mµu (burst mµu) liªn tôc thay ®æi gi÷a hai gi¸ trÞ + 1350 vµ + 2250.

Sãng mang phô hÖ PAL ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc: fsc = 285,75fH + 25Hz = 4.433.618,75HzSè chu kú sãng mang phô trªn mét khung h×nh (hai

mµnh) lµ:

Tæng sè çc mÉu trªn mét khung lµ:104

D¶i th«ng møc danh

®Þnh

D¶i th«ng cao cã thÓ chÊp nhËn

TÇn sèlÊy mÉu

fsc 2fsc

3fsc

4fsc

5fsc

TÇn sè4,43MHz 8,86MHz

TÇn sè Nyquist

13,29MHz 17,7MHz

H×nh 5.24 Phæ cña tÝn hiÖu lÊy mÉu chuÈn 4fsc PAL

Biªn ®é

1135,0064 x 625 = 709.379 mÉu

Qu¸ tr×nh xö lý tÝn hiÖu yªu cÇu mét sè nguyªn çc mÉu trªn mçi dßng quÐt. Sè mÉu ®îc chän lµ 1135 mÉu trªn mét dßng. KÕt qu¶ lµ cã 709.375 mÉu trªn mét khung h×nh.

§Ó phï hîp chÝnh x¸c víi sè mÉu cÇn ph¶i cã, trªn çc dßng 313 vµ dßng 625 ®îc céng thªm mçi dßng mét mÉu. Nh vËy trªn mçi dßng quÐt trong mµnh tÝch cùc cã 1125 mÉu dßng 313 vµ dßng 625 thuéc kho¶ng xo¸ mµnh), trong ®ã dßng tÝch cùc chiÕm 918 mÉu. Kho¶ng xo¸ dßng chiÕm 187 mÉu cßn l¹i.

3- Thang lîng tö vµ biÓu diÔn thang lîng töB¶ng 5.4 liÖt kª çc møc cã ý nghÜa cña tÝn hiÖu PAL t-

¬ng tù tæng hîp víi tÝn hiÖu säc mµu chuÈn 100/0/100/0 t¬ng øng víi gi¸ trÞ tÝn hiÖu video sè 4fsc biÓu diÔn díi d¹ng sè HEX cho trêng hîp lîng tö ho¸ 8 bit vµ 10 bit.

H×nh 5.27 vÏ mèi quan hÖ cña tÝn hiÖu video t¬ng tù tæng hîp PAL víi çc gi¸ trÞ mÉu 10 bit ®èi víi tÝn hiÖu chuÈn 100/0/100/0.

105

. .

Kho¶ng lÊy mÉuU + V -U + V U + V U + V

. .

+ 1350 + 450

+ 2250 + 3150

Sãng mang phô chuÈn

00

.0.886V

Sãng mang phô chuÈn

0.934V

Møc chãi 0,62V

H×nh 5.26 Kho¶ng lÊy mÉu 4fSC tÝn hiÖu tæng hîp hÖ PAL

B¶ng 5.4 Gi¸ trÞ çc møc cã ý nghÜa cña tÝn hiÖu PAL, m· ho¸ 8 vµ 10 bit tÝn hiÖu säc mµu 100/0/100/0

M· ho¸ 8 bit M· ho¸ 10 bitÇc møc b¶o vÖ FF 3CF, 3FD, 3FE,

3FFMøc lîng tö ho¸ cao

nhÊtFE 3FB

Møc ®Ønh tÝn hiÖu mµu

>>FE >>FB

Møc tr¾ng D3 34CMøc xo¸ 3C 100§Ønh ®ång bé 04 016Møc lîng tö ho¸ thÊp

nhÊt01 004

Çc møc b¶o vÖ 00 000,001,002,003

106

100% møc mµu

Møc l îng tö cùc ®¹i

Kho¶ng trèng an toµn

Møc ®Ønh xung ®ång

bé

Møc xo¸

Møc l îng tö Møc sè mV DEC HEX

933,5

1019

3FB

- 300- 301.2- 304.8

43

0

004003000 Biªn

b¶o vÖ

0 256 100

14,3 800 320

H×nh 5.27 Mèi quan hÖ gi÷a cña tÝn hiÖu video t ¬ng tù tæng hîp PAL víi çc gi¸ trÞ mÉu 10 bit ®èi

víi tÝn hiÖu chuÈn 100/0/100/0

908,3

H×nh 5.27 biÓu diÔn mèi quan hÖ cña tÝn hiÖu video t-¬ng tù tæng hîp PAL víi çc gi¸ trÞ mÉu 10 bit ®èi víi tÝn hiÖu chuÈn 100/0/100/0. Víi lîng tö ho¸ 10 bit ta cã 1024 møc lîng tö (210), tõ 0 ®Õn 1023 hay theo hÖ Hex tõ 000 ®Õn 3FF. Çc møc 000, 001, 002, 003 vµ 3FC, 3FD, 3FE, 3FF ®îc dïng ®Ó b¶o vÖ vµ kh«ng ®îc phÐp xuÊt hiÖn trong dßng sè.

Cßn l¹i 1016 møc lîng tö t¬ng øng tõ sè 4 ®Õn 1019 (004 ®Õn 3FB Hex) ®Ó biÓu diÔn tÝn hiÖu video. §Ønh ®ång bé ®-îc thiÕt lËp ë møc 4 (004 Hex). Kh«ng nh trong hÖ NTSC 4fsc, kh«ng cã kho¶ng phßng vÖ phÝa díi, vµ ®Ønh xung ®ång bé lµ møc lîng tö thÊp nhÊt cña tÝn hiÖu.

Møc cao nhÊt cña tÝn hiÖu t¬ng tù ®îc lîng tö ho¸ lµ 908,3mV, t¬ng øng víi møc lîng tö 1019 hay 3FB (Hex). Møc tÝn hiÖu nµy thÊp h¬n tÝn hiÖu vµng vµ xanh l¬ trong thang säc mµu 100/0/100/0, t¬ng ®¬ng 933,5mV. Nh vËy sÏ cã mét kho¶ng b¶o vÖ ©m t¹i ®Ønh cña tÝn hiÖu.

H×nh 5.27 chØ ra r»ng tÊt c¶ çc mÉu ®îc lùa chän sao cho mÉu cña tÝn hiÖu t¬ng øng víi mµu vµng xuÊt hiÖn t¹i gi¸ trÞ biªn ®é lín nhÊt. Biªn ®é tÝn hiÖu mµu vµng ®îc lÊy mÉu lµ 886mV, tøc lµ n»m díi møc lîng tö ho¸ cao nhÊt 908,3mV. Bé biÕn ®æi D/A theo ®ã còng cã kh¶ n¨ng t¸i t¹o l¹i tÝn hiÖu ban ®Çu chÝnh x¸c. KÕt qu¶ lµ thu ®îc mét gi¸ trÞ cã lîi cña tØ sè S/QRMS vµo kho¶ng 0,5dB, mµ kh«ng g©y mÐo cho tÝn hiÖu. Theo lý thuyÕt S/QRMS cã thÓ ®îc tÝnh bëi c«ng thøc:

Cho çc gi¸ trÞ cña çc biÕn trong biÓu thøc trªn lµ: n = 10bit/mÉu flm = 17,72MHz fc = 5MHz Vq = 1,2131V VW - VB = 0,7VTa tÝnh ®îc gi¸ trÞ S/QRMS:

S/QRMS = 68,71dB

107

4- CÊu tróc mµnh sèKho¶ng thêi gian tÝch cùc cña mµnh sè vît qu¸ thêi gian

tÝch cùc cña mµnh t¬ng tù. Mét chu kú tÝch cña mµnh sè b¾t ®Çu tríc vµ kÕt thóc sau chu kú tÝch cùc cña mµnh t¬ng tù. Trong mét chu kú quÐt PAL gåm 4 mµnh, çc kho¶ng xo¸ mµnh cña mµnh I vµ III ®îc tÝnh tõ dßng 623, mÉu 382 ®Õn dßng 5 mÉu 947 vµ çc kho¶ng xo¸ mµnh cña mµnh II vµ IV ®îc tÝnh tõ dßng 310, mÉu 948 ®Õn dßng 317 mÉu 947. H×nh 5.28 biÓu thÞ mèi quan hÖ gi÷a kho¶ng xo¸ mµnh tÝn hiÖu video PAL tæng hîp t¬ng tù vµ tÝn hiÖu video hÖ 4fscPAL.

Dßng tÝch cùc sè vît qu¸ dßng tÝch cùc t¬ng tù, dßng tÝch cùc sè b¾t ®Êu tríc vµ kÕt thóc sau dßng tÝch cùc t¬ng tù. Nh vËy, kho¶ng xo¸ dßng t¬ng tù sÏ n»m trong dßng sè tÝch cùc. §iÒu nµy lµm gi¶m çc t¹o bãng vµ viÒn cña tÝn hiÖu tîng tù do ¶nh hëng cña tÝn hiÖu ë tÇn sè cao ®èi víi çc bé läc t¸i

108

Dßng 625

Dßng 23


Dßng 24

Kho¶ng xo¸ mµnh sè

Dßng 310

Dßng 336


Dßng 622

Dßng 335

Dßng 623Dßng 1

Mµn tÝch cùc t ¬ng tù II

2287.5 dßng

H×nh 5.28 Quan hÖ gi÷a mµnh t ¬ng tù vµ mµnh sè chuÈn 4fscPAL

Dßng 5

Dßng 311

Dßng 311

Kho¶ng xo¸ mµnh sè

Dßng 623

Mµn tÝch cùc I 287.5 dßng

t¹o, ®ång thêi còng phï hîp víi sên xung sè cã thêi gian nhá. Kho¶ng xo¸ dßng sè b¾t ®Çu tõ mÉu 948 ®Õn mÉu 1134 trªn tÊt c¶ c¸c dßng kh«ng thuéc kho¶ng xo¸ mµnh. H×nh 5.29 minh ho¹ vÞ trÝ mét sè mÉu ®Æc trng trong kho¶ng xo¸ dßng.

109

5.5- tÝn hiÖu video sè thµnh phÇn: 1- Giíi thiÖu chung

Trong hÖ thèng thµnh phÇn t¬ng tù, th«ng tin ®îc biÕn ®æi thµnh çc tÝn hiÖu UR, UG, hoÆc UY, UR - Y, UB -Y cã biªn ®é liªn tôc, trong mét giíi h¹n nhÊt ®Þnh. Suy gi¶m trong hÖ thèng t¬ng tù t¹i ®Çu ra cña hÖ thèng bao gßm tæng tÊt c¶ çc suy gi¶m cña tÝn hiÖu t¹i mçi thµnh phÇn cña hÖ thèng mµ tÝn hiÖu ®i qua. §iÒu nµylµm giíi h¹n sè çc tÇng cã thÓ cã trong hÖ thèng truyÒn h×nh, sao cho tÝn hiÖu t¹i ®Çu thu chÊp nhËn ®îc. Çc yÕu tè chÝnh lµm ¶nh hëng ®Õn tÝn hiÖu tîng tù lµ mÐo tuyÕn tÝnh, mÐo phi tuyÕn v.v... Çc suy hao nµy cã thÓ lµm gi¶m nhá b»ng çc ph¬ng ph¸p kü thuËt song kh«ng thÓ lo¹i trõ hoµn toµn ®îc. ViÖc sö dông tÝn hiÖu thµnh phÇn t¹i studio cho phÐp lo¹i bá ®îc nh÷ng hiÖu øng kh«ng mong muèn nh trong tÝn hiÖu tæng hîp. Ngîc l¹i, thiÕt bÞ thµnh phÇn cã gi¸ thµnh cao, phøc t¹p.

110

§ êng bé dßng

B¾t ®Çu xo¸ dßng

947

Cuèi dßng sè tÝch cùc

H×nh 5.29 Quan hÖ gi÷a dßng t ¬ng tù vµ dßng sè chuÈn 4fscPAL

B¾t ®Çu dßng sè

tÝch cùc

95894810451025 11021134

000

962 1036

10671090KÕt thóc xo¸ dßng

953957

Trong hÖ thèng sè, çc suy hao nµy cã thÓ ®îc gi¶m nhá, nhê qu¸ tr×nh biÕn ®æi tÝn hiÖu A/D vµ D/A, tÝn hiÖu ®îc gia c«ng, xö lý vµ ph©n phèi theo d¹ng sè, tÝn hiÖu chØ ®îc chuyÓn ®æi sang t¬ng tù ®óng mét lÇn vµo tríc khi truyÒn ®i trong kh«ng trung b»ng sãng VHF vµ UHF th«ng thêng. MÆc dï tÝn hiÖu tæng hîp ®· cã ®îc nh÷ng thuËn lîi, nhÊt lµ vÒ b¨ng tÇn, song xu híng chung trong s¶n xuÊt ch¬ng tr×nh t¹i studio, trªn çc ®êng truyÒn vµ ph©n phèi tÝn hiÖu qua vÖ tinh cho çc studio lu ®éng, lµ sö dông tÝn hiÖu thµnh phÇn ®Çy ®ñ hoÆc cã nÐn dßng bit.

Nç lùc chuÈn ho¸ cña B¾c Mü vµ Ch©u ¢u mµ kÕt qu¶ lµ sù ra ®êi cña tiªu chuÈn CCIR - 601, tiªu chuÈn m· ho¸ truyÒn h×nh sè t¹i studio. Tiªu chuÈn nµy phï hîp víi c¶ hai hÖ truyÒn h×nh cã 525 vµ 625 dßng quÐt, vµ lµ cë cho viÖc t¹o ra çc tiªu chuÈn con. Ban ®Çu, chuÈn nµy x¸c ®Þnh 8 bit cho m· ho¸ tÝn hiÖu video, tuy nhiªn, ngµy nay, sè bit x¸c ®Þnh cho m· ho¸ lµ 10 bit. C¬ së cña tÝn hiÖu m· ho¸ lµ çc tÝn hiÖu chãi vµ hai tÝn hiÖu hiÖu mµu, hoÆc lµ çc tÝn hiÖu mµu c¬ b¶n (UR, UG, UB).

2- Çc chuÈn lÊy mÉuCã nhiÒu tiªu chuÈn lÊy mÉu tÝn hiÖu video sè thµnh

phÇn, ®iÓm kh¸c nhau chñ yÕu ë tØ lÖ gi÷a tÇn sè lÊy mÉu vµ ph¬ng ph¸p lÊy mÉu tÝn hiÖu chãi vµ çc tÝn hiÖu mµu, trong ®ã bao gåm: Tiªu chuÈn 4: 4: 4; 4: 2: 2; 4: 2: 0; 4: 1: 1. Çc ®Þnh d¹ng sè video cã nÐn chØ lÊy mÉu cho çc dßng tÝch cùc cña video. §Ó n¾m ®îc ý nghÜa cña çc chuÈn lÊy mÉu ta ®i t×m hiÓu çc ph¬ng thøc cña tõng chuÈn.

a) Tiªu chuÈn 4: 4: 4MÉu tÝn hiÖu chØ ®îc lÊy ®èi víi çc phÇn tö tÝch cùc

cña tÝn hiÖu video. Víi hÖ PAL, mµn h×nh ®îc chia lµm 625 x 720 ®iÓm (pixel).

Çc tÝn hiÖu chãi (UY), tÝn hiÖu hiÖu mµu (CR, CB) ®îc lÊy mÉu t¹i tÊt c¶ çc ®iÓm lÊy mÉu trªn dßng tÝch cùc cña tÝn hiÖu video. CÊu tróc lÊy mÉu lµ cÊu tróc trùc giao, vÞ trÝ lÊy mÉu nh h×nh 5.30

111

§iÓm lÊy mÉu tÝn hiÖu chãi UY

§iÓm lÊy mÉu mµu ®á CR§iÓm lÊy mÉu mµu lam CB

H×nh 530. Tiªu chuÈn 4: 4: 4

Theo tiªu chuÈn 4: 4: 4 cã kh¶ n¨ng kh«i chÊt phôc lîng h×nh ¶nh tèt, thuËn tiÖn cho viÖc xö lý tÝn hiÖu. C¸c tæ chøc tiªu chuÈn quèc tÕ ®· thèng nhÊt vÒ chØ tiªu tÇn sè lÊy mÉu cho truyÒn h×nh sè theo tiªu chuÈn nµy - víi tªn gäi lµ CCIR - 601.

Víi chuÈn 4: 4: 4 tèc ®é dßng d÷ liÖu (vÝ dô cho hÖ PAL) ®îc tÝnh nh sau:

+ Khi lÊy mÉu 8 bit : (720 + 720 + 720) x 576 x 8 x 25 = 249 Mbit/s.

+ Khi lÊy mÉu 10 bit: (720 + 720 + 720) x 576 x 10 x 25 = 311Mbit/s

b) Tiªu chuÈn 4: 2: 2Theo h×nh 5.31 trªn mét dßng tÝch cùc: + §iÓm ®Çu lÊy mÉu toµn bé ba tÝn hiÖu: Chãi (UY) vµ

hiÖu mµu (CR,CB).+ §iÓm kÕ tiÕp chØ lÊy mÉu tÝn hiÖu UY, cßn hai tÝn

hiÖu hiÖu mµu kh«ng lÊy mÉu. Khi gi¶i m· mµu suy ra tõ mµu cña ®iÓm ¶nh tríc.

+ §iÓm sau n÷a l¹i lÊy mÉu ®ñ c¶ ba tÝn hiÖu UY, CR,CB.

112




TuÇn tù nh thÕ, cø bãn lÇn lÊy mÉu UY th× cã hai lÇn lÊy mÉu UR, hai lÇn lÊy mÉu CB t¹o nªn c¬ cÊu 4:2:2.

§èi víi hÖ PAL tèc ®é dßng d÷ liÖu theo chuÈn nµy ®îc tÝnh nh sau:

+ Khi lÊy mÉu 8 bit: (720 + 360 + 360) x 576 x 8 x 25 = 166 Mbit/s

+ Khi lÊy mÉu 10 bit: (720 + 360 + 360) x 576 x 10 x 25 = 207 Mbit/s

c) Tiªu chuÈn 4: 2: 0Theo h×nh 5.32 lÊy mÉu tÝn hiÖu UY t¹i tÊt c¶ c¸c ®iÓm

¶nh cña dßng, cßn tÝn hiÖu mµu th× cø c¸ch mét ®iÓm sÏ lÊy mÉu cho tÝn hiÖu mµu. TÝn hiÖu mµu ®îc lÊy xen kÏ, nÕu hµng ch½n lÊy mÉu cho tÝn hiÖu mµu CR th× hµng lÎ lÊy mÉu cho tÝn hiÖu CB.


+ Khi lÊy mÉu 8 bit : (720 + 360) x 576 x 8 x 25 = 124,4 Mbit/s

+ Khi lÊy mÉu 10 bit: (720 + 360) x 576 x 10 x 25 = 155,5 Mbit/s

113




d) Tiªu chuÈn 4: 1: 1ChuÈn 4: 1: 1 tr×nh tù lÊy mÉu nh h×nh 5.33- Trong ®iÓm ¶nh ®Çu mÉu ®ñ UY, CR, CB ba ®iÓm ¶nh

tiÕp sau chØ lÊy mÉu UY kh«ng lÊy mÉu cña tÝn hiÖu CR, CB. Khi gi¶i m·, mµu cña ba ®iÓm ¶nh sau ph¶i suy tõ ®iÓm ¶nh ®Çu.

- TuÇn tù nh thÕ, cø bèn lÇn lÊy mÉu UY, cã mét lÇn lÊy mÉu CR, mét lÇn lÊy mÉu CB ®©y lµ c¬ cÊu 4: 1: 1.


+ Khi lÊy mÉu 8 bit : (720 + 180 + 180) x 576 x 8 x 25 = 124,4 Mbit/s

+ Khi lÊy mÉu 10 bit: (720 + 180 + 180) x 576 x 10 x 25 = 155,5 Mbit/s

Sè "4" ë ®Çu mâi chuÈn biÓu thÞ tÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu chãi (flm = 13,5MHz), tuy kh«ng cßn b»ng bèn lÇn tÇn sè sãng mang nh tríc (4fsc). C¸c con sè kh¸c biÓu thÞ tØ lÖ gi÷a

114




tÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu hiÖu mµu so víi tÝn hiÖu chãi. 13,5MHz lµ tÇn sè duy nhÊt trong kho¶ng tõ 12MHz ®Õn 14MHz cã gi¸ trÞ b»ng mét sè nguyªn lÇn tÇn sè dßng cho c¶ hai tiªu chuÈn (525 vµ 625) vµ do vËy cho mét sè nguyªn lÇn sè mÉu ®èi víi c¶ hai.

Víi tÇn sè lÊy mÉu 13,5 MHz tÝn hiÖu video sè ®· kh«ng cßn bÞ phô thuéc vµo çc tiªu chuÈn kh¸c nhau cña video t¬ng tù. ThiÕt bÞ trong çc trung t©m truyÒn h×nh sè sÏ hoµn toµn gièng nhau cho c¶ hai hÖ thèng, ®iÒu nµy sÏ t¹o thuËn lîi cho viÖc hîp t¸c s¶n xuÊt, trao ®æi ch¬ng tr×nh gi÷a çc tæ chøc truyÒn h×nh.

3- Çc tÝn hiÖu m· ho¸ vµ tÇn sè lÊy mÉu

TÝn hiÖu ®îc m· ho¸ bao gåm tÝn hiÖu chãi vµ hai tÝn hiÖu hiÖu mµu. §ã lµ çc tÝn hiÖu ®îc biÓu diÔn U 'Y, C'B, C'R. Çc tÝn hiÖu hiÖu mµu ®îc x¸c ®Þnh trªn tiªu chuÈn cña CCIR 601.

115

0 5 6.75

10 13.5

15 20 TÇn sè(MHz)

Biªn ®é

0 3 6.75

105 TÇn sè(MHz)

Biªn ®é

375

a)

b)H×nh 5.34 Phæ a) tÝn hiÖu chãi lÊy mÉu t¹i tÇn

sè 13,5MHz vµ b) tÝn hiÖu mµu lÊy mÉu t¹i tÇn sè 6,75MHz

TÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu chãi ®îc chän lµ 13,5MHz, theo ®ã sè chu kú lÊy mÉu trªn mét dßng lµ sè nguyªn trong c¶ hai hÖ thãng 525 vµ 625 dßng. TÇn sè nµy cã ®îc tõ tÝn hiÖu video vµo b»ng çch sö dông dao ®éng ®iÒu khiÓn b»ng vßng kho¸ pha t¹i tÇn sè 858xfH ®èi víi tiªu chuÈn 525/60 vµ tÇn sè 864xfH ®èi víi tiªu chuÈn 625/50.

H×nh 5.34 a vÏ phæ lÊy mÉu 13,5MHz cña tÝn hiÖu choi. Trªn h×nh vÏ cã mét kho¶ng hë gi÷a tÇn sè 5,75MHz vµ tÇn sè Nyquist (6,75MHz) dïng ®Ó h¹n chÕ møc cña çc bé läc tr¸nh chång phæ vµ bé läc t¸i t¹o. TÝn hiÖu chãi trªn lµ tÝn hiÖu ®· qua bé läc tr¸nh chång phæ vµ bé läc t¸i t¹o.

TÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu hiÖu mµu ®îc lÊy tõ tÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu chãi qua bé chia hai. H×nh 5.34B vÏ phæ lÊy mÉu 6,75MHz cña tÝn hiÖu hiÖu mµu. Trªn h×nh vÏ cã mét kho¶ng hë gi÷a tÇn sè 2,75MHz vµ tÇn sè Nyquist (3,375MHz) dïng ®Ó h¹n chÕ møc cña çc bé läc tr¸nh chång phæ vµ bé läc t¸i t¹o.

D¶i th«ng cña çc kªnh tÝn hiÖu chãi vµ tÝn hiÖu hiÖu mµu ®· ®îc x¸c ®Þnh b»ng tÇn sè lÊy mÉu vµ bé läc th«ng thÊp, chØ cho qua mét tÝn hiÖu. Khi cho qua nhiÒu tÝn hiÖu, tr-êng hîp nhiÒu thiÕt bÞ sè thµnh phÇn ®îc kÕt nèi sö dông cæng vµo ra t¬ng tù, sÏ xuÊt hiÖn mÐo tuyÕn tÝnh lµm gi¶m biªn ®é cña ®Æc tuyÕn tÇn sè vµ ®Æc tuyÕn trÔ nhãm.

4- Thang lîng tö vµ çc møc lîng töÇc møc tÝn hiÖu cña thµnh phÇn tÝn hiÖu chãi U'Y theo

chuÈn säc mµu 100/0/100/0 vµ çc gi¸ trÞ t¬ng øng cña tÝn hiÖu sè UY biÓu diÔn b»ng hÖ HEX ®îc cho trong b¶ng 5.5B¶ng 5.5 Gi¸ trÞ çc møc cã ý nghÜa cña tÝn hiÖu t¬ng tù thµnh phÇn chãi vµ tÝn hiÖu sè thµnh phÇn chãi, m·

ho¸ 8 vµ 10 bit tÝn hiÖu säc mµu 100/0/100/0M· ho¸ 8 bit M· ho¸ 10 bit

Çc møc b¶o vÖ FF 3FC, 3FD, 3FE, 3FF


FE 3FB

Møc tr¾ng EB 3ACMøc xo¸ 10

116

040Møc lîng tö ho¸ thÊp

nhÊt01 004

Çc møc b¶o vÖ 00 000,001,002,003H×nh 5.35 biÓu diÔn çc møc tÝn hiÖu chãi vµ çc gi¸ trÞ

mÉu biÓu diÔn b»ng 8 bit vµ 10 bit trong chuÈn mµu 100/0/100/0. Víi 10 bit biÓu diÔn mÉu ta cã ®îc 1024 møc lîng tö tõ 0 ®Õn 1023 (hay tõ 000 ®Õn 3FF hÖ HEX). Çc møc 000, 001, 002, 003 vµ 3FC, 3FD, 3FE, 3FF ®îc dµnh cho tÝn hiÖu chuÈn thêi gian. Cßn l¹i 1016 møc lîng tö t¬ng øng tõ sè 4 ®Õn 1019 ®Ó biÓu diÔn tÝn hiÖu chãi.

Xung xo¸ ®îc thiÕt lËp ë møc 64 (040 HEX). §Ønh tr¾ng ®îc thiÕt lËp t¹i møc 940 (hay 3AC hÖ HEX). Çc kho¶ng phßng vÖ phÝa trªn vµ phÝa díi bao gåm tõ møc 4 ®Õn møc 64 (004 vµ 040) vµ tõ møc 940 ®Õn 1019 (3AC ®Õn 3FB). PhÇn ®ång bé cña tÝn hiÖu chãi kh«ng ®îc lÊy mÉu. Kho¶ng phßng vÖ cho phÐp møc tÝn hiÖu t¬ng tù cã thÓ thay ®æi.

117

Møc l îng tö Møc sè mV 8 bit 10 bit

Dù tr÷H×nh 5.35 Quan hÖ gi÷a çc møc tÝn hiÖu t ¬ng tù thµnh phÇn chãi vµ tÝn hiÖu sè thµnh phÇn

chãi, m· ho¸ 8 vµ 10 bit

Møc l îng tö cao nhÊt

§Ønh tr¾ng

Kho¶ng b¶o vÖ

Møc l îng tö thÊp nhÊt

Møc xo¸

Kho¶ng b¶o vÖ

DEC HEX DEC HEX

EB 940

3FC

235

10231020

3FB3AC

3FF

1019

FE

FF

254

255

700

763.13

763.9766.3 Dù tr÷

00 0

004

0

-644

003000

040

30110

116

-51.1

-48.7-47.9

0

Theo lý thuyÕt, S/QRMS cã thÓ ®îc tÝnh b»ng

Cho n = 10 bit biÓu diÔn mÉu: flm = 13,5MHz fgh = 5,75MHz Vq = 0,8174 V VW - VB = 0,7 VGi¸ trÞ S/QRMS tÝnh ®îc b»ng:

S/QRMS = 70,35dBTrong trêng hîp dïng m· tuyÕn tÝnh 8 bit, thang lîng tö

chøa 28 = 256 (tõ 0 256) møc vµ cã çc kho¶ng çch ®Òu nhau. §èi víi tÝn hiÖu chãi ngêi ta chØ sö dông 220 møc. Çc møc cßn l¹i: 36 møc ®îc dµnh cho kho¶ng b¶o vÖ vµ tÝn hiÖu ®ång bé.

Gi¸ trÞ S/QRMS tÝnh ®îc b»ng:S/QRMS = 58,3dB

B¶ng 5.6 Gi¸ trÞ çc møc cã ý nghÜa cña tÝn hiÖu t¬ng tù vµ tÝn hiÖu sè thµnh phÇn mµu CB vµ CR m· ho¸ 8 vµ

10 bit tÝn hiÖu säc mµu 100/0/100/0M· ho¸ 8 bit M· ho¸ 10 bit

Çc møc b¶o vÖ FF 3FC, 3FD, 3FE, 3FF


FE 3FB

Møc d¬ng cao nhÊt F0 3C0Møc xo¸ 80 200Møc ©m cao nhÊt 10 040Møc lîng tö ho¸ thÊp

nhÊt01 004

Çc møc b¶o vÖ 00 000,001,002,003

Çc møc tÝn hiÖu cña çc thµnh phÇn tÝn hiÖu mµu C'B vµ C'R theo chuÈn säc mµu 100/0/100/0 vµ çc gi¸ trÞ t¬ng øng cña tÝn hiÖu sè C'B vµ C'R biÓu diÔn b»ng hÖ HEX ®îc biÓu diÔn trªn b¶ng 5.6 cho hÖ thèng 8 vµ 10 bit. Çc tÝn hiÖu hiÖu mµu lµ lìng cùc vµ nh vËy chóng cÇn ph¶i dÞch chuyÓn

118

0,350mV ®Ó phï hîp víi bé chuyÓn ®æi A/D, vèn dÜ yªu cÇu tÝn hiÖu ®¬n cùc.

H×nh 5.36 biÓu diÔn çc møc tÝn hiÖu hiÖu mµu vµ çc gi¸ trÞ mÉu biÓu diÔn b»ng 8 bit vµ 10 bit trong chuÈn mµu 100/0/100/0.

Trong hÖ thèng sö dông 10 bit biÓu diÔn mÉu, cã 1016 møc lîng tö tõ 4 ®Õn 1019 (hay tõ 004 ®Õn 3FB hÖ HEX) ®Ó biÓu diÔn tÝn hiÖu mµu CB vµ CR. Xung xo¸ ®îc thiÕt lËp t¹i møc 512 (hay 200 hÖ HEX). Møc d¬ng cùc ®¹i cña tÝn hiÖu t-¬ng tù ®îc x¸c ®Þnh t¹i møc 960 hay 3C0 hÖ HEX. Çc kho¶ng phßng vÖ phÝa trªn vµ phÝa díi bao gåm tõ møc 4 ®Õn møc 64 (004 ®Õn 040) vµ tõ møc 940 ®Õn 1019 (3AC ®Õn 3FB). PhÇn ®ång bé cña tÝn hiÖu chãi kh«ng ®îc lÊy mÉu. Kho¶ng phßng vÖ cho phÐp møc tÝn hiÖu t¬ng tù cã thÓ thay ®æi.

Cho n = 10 bit biÓu diÔn mÉu: flm = 6,75MHz fgh = 2,75MHz Vq = 0,7992 V VW - VB = 0,7 V

Gi¸ trÞ S/QRMS tÝnh ®îc b»ng: S/QRMS = 70,74dB

Trong hÖ thèng 8 bit gi¸ trÞ S/QRMS tÝnh ®îc b»ng: S/QRMS = 58,7dB

119

120H×nh 5.36 Quan hÖ gi÷a c¸c møc tÝn hiÖu t ¬ng tù thµnh phÇn CR, CB vµ tÝn hiÖu sã thµnh phÇn

CR, CB m· ho¸ 8 vµ 10 bit

Dù tr÷


Møc d ¬ng nhÊt

Kho¶ng b¶o vÖ


Møc ©m nhÊt

Møc l îng tö Møc sè mV 8 bit 10 bit DEC HEX DEC HEX

F0 960

3FC

240

10231020

3FB3C0

3FF

1019

FE

FF

254

255

+350.0

+396.1

+396.9

+399.2 Dù tr÷

00 0

004

0

-644

003000

040

30110

116

-400.

0

-397.7

-396.9

-350.0

Kho¶ng b¶o vÖ

00 20051280128

a)

Dù tr÷


Møc d ¬ng nhÊt

Kho¶ng b¶o vÖ


Møc ©m nhÊt

Møc l îng tö Møc sè mV 8 bit 10 bit DEC HEX DEC HEX

F0 960

3FC

240

10231020

3FB3C0

3FF

1019

FE

FF

254

255

+350.0

+396.1

+396.9

+399.2 Dù tr÷

00 0

004

0

-644

003000

040

30110

116

-400.

0

-397.7

-396.9

-350.0

Kho¶ng b¶o vÖ

00 20051280128

b)

Møc xo¸

5- CÊu tróc lÊy mÉu

Trong tiªu chuÈn sè ho¸ tÝn hiÖu thµnh phÇn sö dông cÊu tróc lÊy mÉu trùc giao. TÝn hiÖu video t¬ng tù ®îc lÊy mÉu t¹i tÇn sè b»ng béi sè cña tÇn sè quÐt dßng, t¹o ra mét cÊu tróc çc mÉu ®îc xÕp lÇn lît theo çc dßng vµ theo çc mµnh. Do tÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu chãi b»ng hai lÇn tÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu hiÖu mµu, cho nªn sè mÉu cña tÝn hiÖu chãi còng nhiÒu h¬n hai lÇn sè mÉu cña mçi tÝn hiÖu hiÖu mµu.

Sè çc mÉu tÝn hiÖu chãi trªn mét dßng ®îc tÝnh b»ng flm/fH, trong ®ã flm = 13,5MHz vµ fH lµ tÇn sè quÐt dßng. Sè çc mÉu cña tÝn hiÖu chãi trªn mét dßng theo tiªu chuÈn 525/60 ®-îc tÝnh b»ng 858, ®¸nh sè tõ 0 ®Õn 857 vµ theo tiªu chuÈn 625/50 lµ 864, ®¸nh sè tõ 0 ®Õn 863.

122

KÕt thóc dßng

video sè tÝch cùc

ChuÈn dßng sè

B¾t ®Çu dßng


OH

Dßng sè n + 1

Dßng sè n Dßng sè tÝch cùc

(720T)Xo¸ sè (144T)132T12T

718

719

720

734

735

736

737

718

856

857

0 1 2 3 4. . . .. . .. .. . .. ..

359

360

367

368

369

428 0 1 2. . . . . . . . .

LÊy mÉu tÝn hiÖu chãi

§ång bé mÉu tÝn hiÖu

chãiLÊy mÉu tÝn hiÖu hiÖu

mµu§ång bé mÉu tÝn hiÖu hiÖu

mµuH×nh 5.37 Mèi quan hÖ gi÷a çc mÉu tÝn hiÖu video

vµ xung ®ångbé dßng trong hÖ thèng 525/60

124

KÕt thóc dßng


ChuÈn dßng sè

B¾t ®Çu dßng


OH

Dßng sè n + 1

Dßng sè n Dßng sè tÝch cùc

(720T)Xung xo¸

(144T)132T12T

718

719

720

730

731

732

733

734

862

863

0 1 2 3 4. . .

.. . .. .. . .. ..

LÊy mÉu tÝn hiÖu chãi

§ång bé mÉu tÝn hiÖu

chãiLÊy mÉu tÝn hiÖu hiÖu

mµu

H×nh 5.38 Mèi quan hÖ gi÷a c¸c mÉu tÝn hiÖu video vµ xung ®ångbé dßng trong hÖ thèng 625/50

D÷ liÖuvideo

sè B¾t ®Çu mµnh t

¬ng tù 1B¾t ®Çu mµnh sè

1

Xo¸ mµnh sè (9 dßng) D÷ liÖu

video sèV = 0

(Video)V = 1

(D÷ liÖu phô)

V = 0

V = 1 F = 0

525 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 20

262 263 264 265 266 267 268 169 170 271 272 2731

282

B¾t ®Çu mµnh sè

2


video sèV = 0

(Video)V = 1

(D÷ liÖu phô)

V = 0

D÷ liÖuvideo

sè B¾t ®Çu mµnh t

¬ng tù 2V = 1 F = 1

H×nh 5.39 Mèi quan hÖ gi÷a c¸c mµnh sè vµ t ¬ng tù hÖ 525/60

Víi tÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu mµu flm = 6,75MHz, sè çc mÉu cña tÝn hiÖu hiÖu mµu trªn mét dßng theo tiªu chuÈn 525/60 ®îc tÝnh b»ng 429, ®¸nh sè tõ 0 ®Õn 428 vµ theo tiªu chuÈn 625/50 lµ 4324, ®¸nh sè tõ 0 ®Õn 359 cña mçi tÝn hiÖu hiÖu mµu CR vµ CB trªn mét dßng tÝch cùc cho c¶ hai tiªu chuÈn. Kho¶ng xo¸ dßng gåm 138 mÉu, tõ mÉu sè 720 ®Õn mÉu sè 857 (tiªu chuÈn 525/60) vµ 144 mÉu tõ mÉu sè 729 ®Õn mÉu sè 863 (tiªu chuÈn 625/50).

H×nh 5.37 vµ 5.38 biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a çc mÉu tÝn hiÖu video vµ xung ®ång bé dßng trong c¶ hai hÖ thèng.

H×nh 5.39 biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a çc mµnh sè vµ t-¬ng tù trong tiªu chuÈn 525/60. VÞ trÝ cña dßng tÝch cùc trong mµnh sè ®îc s¾p xÕp sao cho qu¸ tr×nh xö lý tÝn hiÖu sè kh«ng thùc hiÖn theo tõng nöa dßng. Theo ®ã, mµnh 1 cã 262 dßng vµ mµnh 2 cã 263 dßng. Kho¶ng xo¸ mµnh bao gåm 9 dßng ë c¶ hai mµnh.

125

622 623 624 625 1 2 3 4 5 22 23


video sèV = 0

D÷ liÖuvideo

sè

V = 1

F = 1 b¾t ®Çu mµnh sè 1

B¾t ®Çu mµnh t ¬ng tù 1

309 310 312 313 314 315 316 317 318 335 336


video sèV = 0

D÷ liÖuvideo

sèV = 1

F = 1 b¾t ®Çu mµnh sè 2

B¾t ®Çu mµnh t ¬ng tù 2

311+ C¶ hai mµnh sè cã 288 dßng tÝch cùc.+ Xung xo¸ mµnh sè 1 gåm 24 dßng liªn tiÕp trªn phÇn mµnh tÝch cùc 1+ Xung xo¸ mµnh sè 2 gåm 25 dßng liªn tiÕp trªn phÇn mµnh tÝch cøc 1H×nh 5.40 Mèi quan hÖ gi÷a çc mµnh sè vµ

mµnh t ¬ng tù hÖ 625/50

H×nh 5.40 biÓu diÔn mçi quan hÖ gi÷a c¸c mµnh sè t-¬ng tù trong tiªu chuÈn 625/50. VÞ trÝ cña dßng tÝch cùc trong mµnh sè ®îc s¾p xÕp sao cho qu¸ tr×nh xö lý tÝn hiÖu sè kh«ng thùc hiÖn theo tõng nöa dßng. Theo ®ã, mµnh 1 cã 288 dßng vµ mµnh 2 cã 263 dßng. Kho¶ng xo¸ mµnh cña mµnh 1 gåm 24 dßng vµ ë mµnh 2 lµ 25 dßng.

126

5.6- ghÐp kªnh tÝn hiÖu video sè thµnh phÇn:

1- GhÐp dßng tÝn hiÖu sè theo thêi gian

Tuú thuéc vµo çc øng dông, çc mÉu cña tÝn hiÖu chãi vµ tÝn hiÖu hiÖu mµu cã thÓ ®îc xö lý riªng biÖt hoÆc ®îc ghÐp theo thêi gian. Sè mÉu tæng céng sau khi ghÐp trªn mét dßng lµ 1716 mÉu, ®¸nh sè tõ 0 ®Õn 1715 (theo tiªu chuÈn 525/60) vµ 1728 mÉu (theo tiªu chuÈn 625/50), ®¸nh sè tõ 0 ®Õn 1727.

Dßng sè tÝch cùc bao gåm 720 mÉu tÝn hiÖu UY vµ 360 mÉu tÝn hiÖu CR, 360 mÉu tÝn hiÖu CB ®èi víi c¶ hai tiªu chuÈn. Nh vËy, dßng sè tÝch cùc sÏ bao gåm 1440 mÉu, ®îc ®¸nh sè tõ 0 ®Õn 1439. Sè çc tõ trong kho¶ng thêi gian xo¸ sÏ lµ 276, ®¸nh sè tõ 1140 ®Õn 1715 (®èi víi chuÈn 525/60) vµ 288, ®¸nh sè tõ 1440 ®Õn 1727 (®èi víi chuÈn 625/50).

H×nh 5.41 minh ho¹ s¬ ®å khèi ®¬n gi¶n cña mét bé m· ho¸ ghÐp thêi gian cã tèc ®é dßng bit song song ®Çu ra lµ 27 Mword/s. TÝn hiÖu sè UY cã tèc ®é 13,5 Mword/s (thêi gian cña mét mÉu lµ 74ns) vµ tÝn hiÖu CR, CB cã tèc ®é lµ 6,75 Mword/s (t¬ng øng thêi gian cña mét mÉu lµ 148ns). Çc tÝn hiÖu nµy ®îc ®a vµo bé trén, ®äc d÷ liÖu vµo tuÇn tù theo tèc ®é 27 Mword/s. Trªn h×nh vÏ, sè mÉu ®îc b¾t ®Çu b»ng 1 thay v× 0 ®Ó cho çc mÉu tÝn hiÖu CR, CB lµ vÞ trÝ lÎ so víi mÉu UY 1, 3, 5......

127

Mét tõ d÷ liÖu video ®îc chuyÓn lªn dßng sè 27Mword/s theo thø tù ®îc truyÒn ®i lµ: CB, UY, CR, UY, CB....

Trong ®ã, bé ba ®Çu tiªn (CB, UY, CR) t¬ng øng víi ®iÓm cïng lÊy mÉu c¸c tÝn hiÖu Uy vµ tÝn hiÖu CR, CB tõ tiÕp theo chØ bao gåm mÉu UY mµ th«i. D÷ liÖu ®Çu tiªn cña mçi dßng video tÝch cùc lµ CB.

128

Clock

ADC275MHz

CB1 CB2 CB3

U'CB

U'Y

148 ns

6,75Mw/s

MÉu CB

Y Y Y Y Y1 2 3 4 5

ADC5,75MHz

74ns

13,5Mw/s

Bit 9

Bit 10Clock

MÉu Y

Bit 9

Bit 10Clock

ADC5275MHz

6,75Mw/s

Bit 9

Bit 10Clock

MÉu CR

148 ns

CR1 CR2 CR3

U'CR

Bit 9

Bit 0Cloc

k27Mw/s

CB1

Y1 CR1

Y2 CB3

Y3 CR3

Y4 CB5

Y5 CR5

x x x

37ns

GhÐp

H×nh 5.41 s¬ ®åkhèi bé m· ho¸4:2:2 ghÐp kªnh theo thêi gian dßng ra cã tèc

®é 27 Word/s

2- TÝn hiÖu chuÈn thêi gianTiªu chuÈn sè ho¸ tÝn hiÖu thµnh phÇn kh«ng lÊy mÉu

çc xung ®ång bé. §Ó ®ång bé dßng tÝn hiÖu video, t¹i ®Çu vµ cuèi mçi dßng sè tÝch cùc, mét tÝn hiÖu chuÈn thêi gian ®îc ghÐp vµo cïng víi dßng sè tæng hîp. Trong mçi kho¶ng xo¸ dßng cã 8 tõ m· dïng lµm chuÈn thêi gian.

VÞ trÝ cña chóng trªn dßng tÝn hiÖu ghÐp ®îc minh ho¹ trªn h×nh 5.42 vµ 5.43 cho hai tiªu chuÈn quÐt. Nh trªn h×nh 5.42, theo tiªu chuÈn 525/60, çc tõ m· ®¸nh sè tõ 1440 ®Õn 1443 ®îc dïng ®Ó truyÒn tÝn hiÖu chuÈn thêi gian EAV. Çc tõ m· ®¸nh sè tõ 1712 ®Õn 1715 ®îc dïng ®Ó truyÒn tÝn hiÖu chuÈn thêi gian SAV.

Trªn h×nh 5.43 theo tiªu chuÈn 625/50, çc tõ m· ®¸nh sè tõ 1440 ®Õn 1443 ®îc dïng ®Ó truyÒn tÝn hiÖu chuÈn thêi gian EAV, çc tõ m· ®¸nh sè tõ 1724 ®Õn 1727 ®îc dïng ®Ó truyÒn tÝn hiÖu chuÈn thêi gian SAV. Çc tõ m· chuÈn thêi gian kh«ng thay ®æi trong kho¶ng xo¸ mµnh.

Mét tÝn hiÖu chuÈn thêi gian bao gåm 4 tõ m· ®îc xÕp theo thø tù, biÓu diÔn trong hÖ HEX nh sau:

3FF 000 000 XYZBa tõ m· ®Çu tiªn lµ çc tõ cè ®Þnh. Gi¸ trÞ çc tõ 3FF vµ

000 dïng ®Ó x¸c ®Þnh thêi gian b¾t ®Çu cho çc tÝn hiÖu EAV vµ SAV. XYZ lµ çc gi¸ trÞ biÕn ®æi. Chóng mang çc th«ng tin vÒ: sè mµnh; vÞ trÞ kho¶ng xo¸ dßng vµ vÞ trÝ kho¶ng xo¸ mµnh.

B¶ng 5.7 liÖt kª çc gi¸ trÞ nhÞ ph©n cña 4 tõ m· t¹o nªn EAV vµ SAV. Gi¸ trÞ nhÞ ph©n cña tõ m· ®Çu tiªn t¬ng øng víi 3FF trong hÖ Hex. Gi¸ trÞ nhÞ ph©n cña tõ m· thø hai vµ thø ba t¬ng øng víi 000 trong hÖ Hex.

Tõ m· thø 4 cã bit sè 0 lµ 0, bit sè 9 lµ 1. Çc bit 6, 7, 8 t-¬ng øng cho çc gi¸ trÞ F, V vµ H. Chóng ®îc x¸c ®Þnh nh sau:

F: Thø tù mµnh:+ F = 0 Thuéc mµnh 1+ F = 1 Thuéc mµnh 2

129

V: VÞ trÝ kho¶ng çch xo¸ mµnh+ V = 0 Thuéc mµnh tÝch cùc+ V = 1 Thuéc kho¶ng xo¸ mµnh

H: X¸c ®Þnh kho¶ng xo¸ dßng+ H = 0 X¸c ®Þh SAV+ H = 1 X¸c ®Þnh EAV

Çc bit thø 2, 3, 4, 5 dïng ®Ó söa lçi (02 bit) vµ b¶o vÖ (02 bit), tíng øng nhËn çc gi¸ trÞ P0, P1, P2, P3 tuú theo t×nh tr¹ng cña F, V.

130

718 719 720 721

736 857 0 1 2TÝn hiÖu chãi

y

359 360

368 0 1 TÝn hiÖu mµu

CB

359 360


CR

C B35 9 Y 718

C R35 9 Y 719

C B36 0 Y 720

C R36 0 Y 721

C B36 8 Y 736

C R36 8 Y 855

C B42 8 Y 856

C R42 8 Y 857

C B 0

Y 0

C R 0

Y 1

Thay thÕ b»ng TRS

Thay thÕ b»ng TRS

Dßng sè liÖughÐp kªnh

143 6 143 7 143 8 143 9 144 0 144 1 144 2 144 3 171 1 171 2 171 3 171 4 171 5 0 1 2

EAV SAV


vµ tÝn hiÖu chuÈn thêi

gian

C B35 9 Y 718

C R35 9 Y 719

C B36 0 Y 720

C R36 0 Y 721 Y 855

C B42 8 Y 856

C R42 8 Y 857

C B 0

Y 0

C R0

Y 1

C B36 8 Y 736

C R36 8

147 2 147 3 147 4

TÝn hiÖu chuÈn thêi gian

H×nh 5.42 Chi tiÕt kho¶ng xo¸ dßng theo tiªu chuÈn 525/60 trong dßng tÝn hiÖu ghÐp kªnh 4: 2: 2 vµ vÞ trÝ

tÝn hiÖu chÈn thêi gian

MÉu tÝn hiÖu chãi cuèi cïng dßng video

tÝch cùc

Çc mÉu trong kho¶ng xo¸ dßng

Çc mÉu ®Çu tiªn trong mét dßng video

tÝch cùcÇc mÉu cuèi cïng

trong mét dßng video tÝch cùc

131

H×nh 5.43 Chi tiÕt kho¶ng xo¸ dßng theo tiªu chuÈn 625/50 trong dßng tÝn hiÖu ghÐp kªnh 4: 2: 2 vµ vÞ trÝ

tÝn hiÖu chÈn thêi gian

- 719 720 721

732 863 0 1 2TÝn hiÖu chãi

y

359 360


CB

359 360


CR

C B35 9 Y 718

C R35 9 Y 719

C B36 0 Y 720

C R36 0 Y 721

C B36 6 Y73 2

C R36 6 Y 861

C B43 1 Y 862

C R43

1Y 863

C B 0

Y 0

C R 0

Y 1

Thay thÕ b»ng TRS

Thay thÕ b»ng TRS


143 6 143 7 143 8 143 9 144 0 144 1 144 2 144 3 172 3 172 4 172 5 172 6 172 7 0 1 2

EAV SAV


vµ tÝn hiÖu chuÈn thêi

gian

C B35 9 Y 718

C R35 9 Y 719

C B36 0 Y 720

C R36 0 Y 721 Y 861

C B43 1 Y 862

C R43 1 Y 857

C B 0

Y 0

C R0

Y 1

C B36 6 Y 732

C R36 6

147 2 147 3 147 4

TÝn hiÖu chuÈ thêi gian

MÉu tÝn hiÖu chãi cuèi cïng dßng video

tÝch cùc

Çc mÉu trong kho¶ng xo¸ dßng

Çc mÉu ®Çu tiªn trong mét dßng video

tÝch cùcÇc mÉu cuèi cïng

trong mét dßng video tÝch cùc

H×nh 5.43 Chi tiÕt kho¶ng xo¸ dßng theo tiªu chuÈn 625/50 trong dßng tÝn hiÖu ghÐp kªnh 4:2:2 vµ vÞ trÝ tÝn hiÖu chuÈn thêi gian

132

Kho¶ng thêi gian b¾t ®Çu tõ EAV vµ kÕt thóc t¹i SAVlµ kho¶ng xo¸ dßng (h×nh 5.42 vµ 5.43). Nh vËy, mét khèi d÷ liÖu nhá h¬n 268 tõ trong chuÈn 525/60 (hoÆc 280 tõ trong chuÈn 625/50) cã thÓ ®îc di truyÒn trong kho¶ng thêi gian xo¸ dßng sè.

B¶ng 5.7 tÝn hiÖu chuÈn thêi gian theo tiªu chuÈn quÐt 525/60 vµ 625/50

(gi¸ trÞ trong ngoÆc chØ tÝn hiÖu TRS cho tiªu chuÈn 625/50)

BitTõ m·

1440 vµ 1712

(1724)

Tõ m· 1441 vµ

1713 (1725)

Tõ m· 1442 vµ

1714 (1726)

Tõ m· 1443 vµ

1715 (1727)

9 1 0 0 18 1 0 0 F7 1 0 0 V6 1 0 0 H5 1 0 0 P34 1 0 0 P23 1 0 0 P12 1 0 0 P01 1 0 0 00 1 0 0 0

T¹i kho¶ng xo¸ mµnh cã thÓ truyÒn ®i mét khèi d÷ liÖu lín h¬n, ®Õn 1440 tõ trong ph¹m vi b¾t ®Çu tõ SAV vµ kÕt thóc t¹i EAV cña mçi dßng.

Trong thêi gian xo¸ mµnh, chØ cho phÐp sö dông tõ m· 8bit. Trong chuÈn 525/60 c¸c d÷ liÖu phô chØ cã thÓ ®îc

133

truyÒn ®i trªn çc dßng sè tÝch cùc tõ 1 ®Õn 19 vµ çc dßng tõ 264 ®Õn 282, trªn ®ã kh«ng truyÒn tÝn hiÖu video tÝch cùc.

Tuy nhiªn, tÝn hiÖu video tÝch cùc còng cã thÓ ®îc truyÒn ®i trªn çc dßng 10 ®Õn 19 hay 273 ®Õn 282, khi ®ã sÏ kh«ng thÓ truyÒn ®îc dßng tÝn iÖu phô trªn çc dßng nµy n÷a. Trong chuÈn 625/50, çc dßng 20 vµ 333 ®îc sö dông cho môc ®Ých tù kiÓm tra cña thiÕt bÞ. Çc tõ m· thuéc kho¶ng xo¸ dßng vµ xo¸ mµnh mµ kh«ng truyÒn d÷ liÖu phô ph¶i cã çc ®Æc ®iÓm:

- Tõ m· t¬ng øng víi mÉu Y cã gi¸ trÞ 040 Hex.- Tõ m· t¬ng øng víi mÉu CR, CB cã gÝa trÞ 200 Hex.

3- D÷ liÖu phôCã hai d¹ng d÷ liÖu phô lµ d÷ liÖu phô theo dßng vµ

d÷ liÖu phô theo mµnh. Kh«ng nh tiªu chuÈn sè ho¸ tÝn hiÖu tæng hîp 4fSC, d÷ liÖu phô chØ ®îc truyÒn trªn dßng bÝt nèi tiÕp, trong sè ho¸ tÝn hiÖu thµnh phÇn d÷ liÖu phô cã thÓ ®îc truyÒn ®i trªn bÊt kú ®©u trong dßng sè song song 4:2:2 n¬i kh«ng truyÒn tÝn hiÖu chuÈn thêi gian hoÆc tÝn hiÖu video tÝch cùc.

a) D÷ liÖu phô theo dßng (HANC)Trong kho¶ng thêi gian xo¸ dßng cho phÐp truyÒn d÷

liÖu phô gåm 10 bit. Mçi khèi d÷ liÖu nµy cã chøa 3 tõ m· mang th«ng tin ®Çu (header):

000 3FF 3FF§Ó phï hîp víi thiÕt bÞ sö dông 8 bit m· ho¸, çc møc gi¸

trÞ cÇn ®îc chuyÓn ®æi trong ph¹m vi 000 vµ 3FF mµ th«i.b) D÷ liÖu phô theo mµnh (VANC)Trong tiªu chuÈn quÐt 525/60, d÷ liÖu phô theo mµnh

chØ ®îc truyÒn ®i trong kho¶ng tÝch cùc cña çc dßng tõ 1 ®Õn 13, 15 ®Õn 19, 264 ®Õn 276, 278 ®Õn 282. Dßng 14

134

vµ 277 ®îc dïng cho m· thêi gian mµnh sè vµ chØ môc video. D÷ liÖu phô theo mµnh cã d¹ng 8 bit. Mçi khèi d÷ liÖu nµy cã chøa 3 tõ m· header:

000 3FF 3FF§Ó phï hîp víi thiÕt bÞ sö dông 8 bit vµ 10 bit m· ho¸,

çc møc gi¸ trÞ cÇn ®îc chuyÓn ®æi trong ph¹m vi 000 vµ 3FF.5.7- ccir 601 - tiªu chuÈn truyÒn h×nh sè c¬ b¶n

ViÖc lùa chän çc th«ng sè c¬ b¶n cña truyÒn h×nh sè ®îc ®Æt ra tõ n¨m 1972 th«ng qua çc tæ chøc EBU, OIRT trªn c¬ së xem xÐt çc yÕu tè:

+ ThuËn tiÖn cho qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, trao ®æi ch¬ng tr×nh.

+ TÝnh t¬ng thÝch cña çc thiÕt bÞ video sè+ DÔ dµng trong viÖc xö lý tÝn hiÖuÇc nguyªn t¾c ®îc quan t©m khi lùa chän çc th«ng

sè lµ: - Ph¬ng ph¸p biÕn ®æi d¹ng tÝn hiÖu video truyÒn

h×nh: §ã lµ viÖc sö dông tÝn hiÖu video mµu hoµn chØnh; tÝn hiÖu video mµu thµnh phÇn; tÝn hiÖu chãi vµ thµh phÇn tÝn hiÖu hiÖu mµu; tÝn hiÖu video mµu c¬ b¶n. Thùc tÕ nghiªn cøu cho thÊy ph¬ng ph¸p biÕn ®æi çc tÝn hiÖu video thµnh phÇn cho chÊt lîng ¶nh thu cao h¬n t¹i cïng mét tÇn sè lÊy mÉu vµ cïng sè bit biÓu diÔn mÉu.

Chän çc th«ng sè lÊy mÉu tÝn hiÖu video: CÊu tróc lÊy mÉu vµ tÇn sè lÊy mÉu. Nh ®· ph©n tÝch so víi çc cÊu tróc lÊy mÉu kh¸c, cÊu tróc trùc giao cho chÊt lîng ¶nh cao nhÊt v× vËy chóng thêng ®îc sö dông. §èi víi tÇn sè lÊy mÉu, ®Ó ®¹t ®îc çc yªu cÇu vÒ tÇn sè Nyquist, sù thuËn tiÖn trong trao ®æi ch¬ng tr×nh, tÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu chãi lµ 13,5MHz. TÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu hiÖu mµu lµ

135

6,7MHz cho ¶nh kh«i phôc víi chÊt lîng cao. ViÖc lÊy mÉu quan t©m ®Õn viÖc chän sè mÉu trªn mét dßng tÝch cùc - thêi gian mang th«ng tin h×nh ¶nh cña dßng ®ã. Tiªu chuÈn truyÒn h×nh sö dông 720 mÉu cho tÝn hiÖu chãi vµ 360 mÉu cho tÝn hiÖu hiÖu sè mµu.

B¶ng 5.8 ChØ tiªu truyÒn h×nh sè c¬ b¶n

STT Th«ng sè HÖ 525/60 HÖ 625/50

1 + TÝn hiÖu ®îc sè ho¸ Y, (R - Y) , (B - Y)

2

+ Tæn sè mÉu mèi dßng- TÝn hiÖu chãi: - Mçi tÝn hiÖu hiÖu mµu:

858429

864432

3 + CÊu tróc lÊy mÉu

CÊu tróc lÊy mÉu trùc giao, cè ®Þnh, lÆp l¹i theo dßng, mµnh

vµ ¶nh

4+ VÞ trÝ çc mÉu çc tÝn hiÖu thµnh phÇn

MÉu cña (R - Y), (B - Y) ®îc lÊy t¹i cïng mét ®iÓm víi çc mÉu Y lÎ (1, 3, 5...)

trªn mçi dßng

5

+ TÇn sè lÊy mÉu.- TÝn hiÖu chãi: - TÝn hiÖu hiÖu mµu:

13,5MHz6,75 MHz

6 + Ph¬ng thøc m· ho·

Lîng tö ho¸ ®ång ®Òu ®èi víi tÊt c¶ çc møc 8 bit/mÉu

7

+ Sè mÉu trªn dßng tÝch cùc: - TÝn hiÖu chãi: - TÝn hiÖu hiÖu mµu:

720360

136

8

+ Kho¶ng çch tõ ®iÓm cuèi cña dßng sã (thêi gian tÝch cùc) ®Õn ®iÓm b¾t ®Çu cña mét dßng sè míi

16 chï kú nhÞp 12 chu kú nhÞp

9

+ Tæng sè møc: + TÝn hiÖu chãi: - Møc ®en: - Møc tr¾ng:+ TÝn hiÖu mµu:

0 255 møc220 møcMøc 16

Møc 235225 møc, ®èi xøng qua trôc t¹i møc 128

10 + TÝn hiÖu ®ång bé

Tõ m· t¬ng øng víi çc møc 0 vµ 255 tuyÖt ®èi chØ dïng cho tÝn hiÖu ®ång bé. Tõ møc 1 254 cã thÓ ®îc sö dông

cho tÝn hiÖu video- Lùa chän lo¹i ®iÒu chÕ PCM. Lo¹i PCM tuyÕn tÝnh

cho chÊt lîg ¶nh cao nhÊt. Qua nghiªn cøu, sö dông 8 bit tho¶ m·n chÊt lîng ¶nh kh«i phôc. Sè møc lîng tö cµng lín, viÖc biÕn ®æi tÝn hiÖu t¬ng tù sang d¹ng sè cµng chÝnh x¸c vµ cµng Ýt mÐo lîng tö.

TiÓu chuÈn truyÒn h×nh sè c¬ b¶n ®· ®îc çc tæ chøc EBU, OIRT nghiªn cøu, trao ®æi vµ ®i ®Õn thèng nhÊt víi tªn gäi CCIR - 601. Tiªu chuÈn nµy phï hîp cho c¶ 2 hÖ truyÒn h×nh 525 vµ 625 cßn ®îc gäi lµ tiªu chuÈn 4: 2: 2. Çc th«ng sè tiªu chuÈn truyÒn h×nh sè c¬ b¶n ®îc chØ ra trong b¶ng 5.85.8 - tÝn hiÖu audio sè

1- Kh¸i qu¸t vÒ audio sè

137

Sö dông çc thiÕt bÞ sè ®Ó xö ý, ghi vµ truyÒn tÝn hiÖu audio còng nh phèi hîp trong çc hÖ thèng video t¬ng tù cÇn ph¶i cã çc bé biÕn ®æi A/D vµ D/A. Xö lý tÝn hiÖu audio sè cã hiÖu qu¶ cao khi bé biÕn ®æi A/D kh«ng lµm suy gi¶m chÊt lîng tÝn hiÖu, thiÕt bÞ kh«ng phøc t¹p vµ tÝn hiÖu cã thÓ ®îc truyÒn ®i díi çc ®Þnh d¹ng phï hîp.

HiÖn nay, çc thiÕt bÞ audio tiªu chuÈn nh thiÕt bÞ biÕn ®æi, micro, loa vµ çc thiÕt bÞ t¬ng tù. Nh vËy çc tÝn hiÖu liªn tôc theo thêi gian cÇn ®îc biÕn ®æi sang tÝn hiÖu rêi r¹c phôc vô cho qóa tr×nh xö lý sè tÝn hiÖu audio.

BiÕn ®æi A/D tÝn hiÖu audio còng bao gåm çc giai ®o¹n lÊy mÉu (rêi r¹c ho¸ theo thêi gian), lîng tö (rêi r¹c ho¸ theo biªn ®é) vµ m· ho¸.

Thêi gian

Biªn ®é

TÝn hiÖu audio ban ®Çu

Thêi gian

Çc xung lÊy mÉu

§iÒu biªn

Thêi gian

Biªn ®é TÝn hiÖu audio ban ®Çu

H×nh 5.44 BiÓu diÔn tÝn hiÖu ®iÒubiªn xung trong miÒn thêi gian

138

Qu¸ tr×nh lÊy mÉu t¬ng øng víi qu¸ tr×nh ®iÒu biªn tÝn hiÖu víi tÝn hiÖu ®iÒu chÕ lµ çc xung cã tÇn sè xuÊt hiÖn b»ng tÇn sè lÊy mÉu. §iÒu biªn xung (PAM) lµ mét ph-¬ng ph¸p ®îc sö dông nhiÒu trong biÕn ®æi A/D tÝn hiÖu audio. Ph¬ng ph¸p nµy ®îc biÓu diÔn trong miÒn thêi gian trªn h×nh 5.44 trong miÒn tÇn sè trªn h×nh 5.45.

2- BiÓu diÔn tÝn hiÖuÇc mÉu thu ®îc sÏ ®îc biÓu diÔn b»ng mét m· nhÞ

ph©n sau qu¸ tr×nh lîng tö ho¸ biÓu diÔn mÉu. Trong hÖ thèng tuyÕn tÝnh 4 bit, cã thÓ cã 16 gi¸ trÞ ®Ó m· ho¸ møc biªn ®é tÝn hiÖu cho mçi mÉu.

Trong vÝ dô trªn h×nh 5.46 mét sãng d¹ng h×nh sin ban ®Çu ®îc x¸c ®Þnh b»ng çc mÉu t¹i vÞ trÝ lÊy mÉu. Çc mÉu ®îc lµm trßn tíi møc gÇn nhÊt t¬ng øng. Sai sè gi÷a tÝn hiÖu ban ®Çu vµ çc mÉu sau khi lîng tö ho¸ gäi lµ sai sè l-îng tö.

Phæ tÝn hiÖu audio ban ®Çu

Biªn sè

TÇn sèfgh

Phæ tÇn sè xung lÊy mÉu

TÇn sèfgh 2flm 3flm

flm - fgh

Phæ tÝn hiÖu audio lÊy mÉu

Biªn sè

TÇn sèfgh 2flm 3flmflm

flm - fgh

§iÒu biªn

H×nh 5.45 BiÓu diÔn tÝn hiÖu ®iÒu biªn xung trong miÒn tÇn sè

139

Tuy nhiªn trong thùc tÕ, çc gi¸ trÞ nhÞ ph©n kh«ng biÓu diÔn mét çch trùc tiÕp nh trªn h×nh 5.46. Gi¸ trÞ cña ©m thanh ®îc biÓu diÔn b»ng d¹ng sè bï hai. Sè nhÞ ph©n bªn tr¸i (MSB) chØ dÊu cña biªn ®é tÝn hiÖu. VÝ dô mét biÓu diÔn tÝn hiÖu díi d¹ng nhÞ ph©n trong hÖ thèng 20 bit, d¶i biªn ®é tÝn hiÖu ®îc biÓu thÞ tõ 7FFF ®Õn 8000.

Víi tÝn hiÖu cã biªn ®é nhá, sè bÝt biÓu diÔn t¬ng øng sÏ Ýt vµ v× vËy sai sè lîng tö sÏ ¶nh hëng cµng nhiÒu ®Õn tÝn hiÖu. Sai sè lîng tö cã thÓ ®îc gi¶m nhá b»ng çch t¨ng sè møc lîng tö. Çc hÖ thèng biÕn ®æi A/D cã thÓ sö dông 16 hoÆc 20 bit biÓu diÔn mÉu.

1/flm Thêi gian

11111110

1100101110101001100001110110010101000011001000010000

Biªn ®é

a) Thêi gian lÊy mÉu vµ çc

gi¸ trÞ l îng tö

1/flm Thêi gian

Biªn ®é

b) Çc mÉu thu ® îc

H×nh 5.46 BiÓu diÔn tÝn hiÖu víi 4 bit l îng tö ho¸.

140

Mçi gi¸ trÞ mÉu sau khi lîng tö ®îc m· ho¸ b»ng çc d¹ng tÝn hiÖu kh¸c nhau phô thuéc vµo yªu cÇu truyÒn vµ ghi tÝn hiÖu. Çc hÖ thèng m· ho¸ hay sö dông lµ ®iÒu chÕ xung m· (PCM), ®iÒu chÕ ®é réng xung (PWM), ®iÒu xung m· vi sai (DPCM)....

S¬ ®å khèi tæng qu¸t bé m· ho¸ vµ gi¶i m· PCM ®îc vÏ trªn h×nh 5.47. TÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu audio theo tiªu chuÈn hiÖn nay thêng ®îc lÊy theo ba gi¸ trÞ: TÇn sè 32 kHz: cho çc øng dông truyÒn dÉn; TÇn sè 44,1 kHz: ¸p dông cho çc hÖ ghi b¨ng PAL vµNTSC sö dông bé phèi hîp PCM ®Ó nghi vµ ph¸t tÝn hiÖu audio sè, tÇn sè nµy còng dïng cho c¶ tÝn hiÖu audio ghi trong ®Üa quang hay b¨ng ghi sè (DAT); Vµ tÇn sè 48kHz lµ tÝn hiªu chuÈn cho truyÒn thanh audio qu¶ng b¸.

3- §Æc ®iÓm bé biÕn ®æi A/D vµ D/AC¶ hai qu¸ tr×nh biÕn ®æi A/D vµ D/A ®Òu t¹o ra sai

sè cho tÝn hiÖu audio. Çc sai sè nµy kh«ng qu¸ lín khi xÐt

Läc th«ng thÊp

LÊy mÉu L îng tö M· ho¸TÝn hiÖu audio

t ¬ng tù

TÝn hiÖu PCM

TÝn hiÖu PCM

Gi¶i m· Kh«i phôc mµu

Läc, söa, mÐo

TÝn hiÖu audio t ¬ng

tùH×nh 5.47 S¬ ®å khèi bé m· ho¸ vµ gi¶i m·

PCM

141

chóng mét çch ®éc lËp, song viÖc sö dông nhiÒu çc chuyÓn ®æi A/D vµ D/A sÏ t¹o nªn çc sai sè tæng theo møc t¬ng tù hay çc nhãm tÇn sè, kÕt qu¶ lµ ¶nh hëng nghiªm träng ®Õn tÝn hiªu audio. Çc sai sè nµy cã thÓ ®îc chia ra lµm hai lo¹i:

- Sai sè do läc th«ng thÊp: TrÔ nhãm xuÊt hiÖn khi mét nhãm çc tÇn sè xuÊt hiÖn trÔ h¬n mét nhãm çc tÇn sè kh¸c trong phæ tÝn hiÖu. TrÔ nhãm lµm mÐo tÝn hiÖu t¸i t¹o. Ngoµi ra çc gîn sãng trong bé läc tr¸nh chång phæ vµ bé läc t¸i t¹o cã thÓ ®îc tÝch luü vµ t¹o ra çc sai sè biªn ®é g©y ¶nh hëng ®Õn tÝn hiÖu t¬ng tù ®îc t¹o l¹i.

- Sai sè do biÕn ®æi: Çc gi¸ trÞ lîng tö xuÊt hiÖn sai sè khi tÇn sè xung lÊy mÉu biÕn ®æi, kÕt qu¶ lµ vÞ trÝ lÊy mÉu kh«ng thùc sù chÝnh x¸c, çc bé biÕn ®æi phi tuyÕn AD vµ DA còng cã çc sai sè d¹ng nµy.

4- M· ho¸ kªnh truyÒnNh»m tr¸nh çc sai sè cã thÓ x¶y ra, cã thÓ sö dông

çc bé läc cã tÝnh n¨ng cao víi ®êng ®Æc tuyÕn b»ng ph¼ng vµ sö dông lÊy mÉu víi t©nhiÒu sè cao. Mét ph¬ng ph¸p kh¸c lµ sö dông çc m· cã tÝnh chÊt ®Æc biÖt, ®ã lµ m· NRZ (None Return to Zezo) vµ m· BPM (BiPhase - Mark) trong kªnh truyÒn.

M· ho¸ kªnh ®îc sö dông trong çc hÖ thèng ghi vµ truyÒn tÝn hiÖu sè ®Ó phèi hîp çc tÝnh chÊt cña m· vµ tÝnh chÊt cña qu¸ tr×nh ghi, cña ®êng truyÒn.

M· ho¸ kªnh biÕn ®æi tÝn hiÖu ban ®Çu thµnh d¹ng dßng bit cã mËt dé cao trong ph¹m vi cña kªnh truyÒn. Çc thµnh phÇn mét chiÒu vµ thµnh phÇn tÇn sè thÊp kh«ng ®îc truyÒn ®i.

142

§Ó truyÒn tÝn hiÖu sè kh«ng cã lçi trong kªnh truyÒn th× yªu cÇu mét tèc ®é truyÒn tÝn hiÖu nhá h¬n giíi h¹n ®-êng truyÒn cña kªnh th«ng tin. Kh¶ n¨ng bÞ mÊt th«ng tin sÏ gi¶m khi thêi gian truyÒn hoÆc d¶i th«ng kªnh truyÒn t¨ng lªn. V× vËy m· ho¸ kªnh lµ cÇn thiÕt ®Ó ®¹t ®îc hiÖu qu¶ truyÒn cao nhÊt.

Çc kªnh truyÒn cã çc ®Æc tÝnh truyÒn ®¹t kh¸c nhau t¹i vïng tÇn sè cao vµ tÇn sè thÊp. M· ho¸ kªnh ®Þnh d¹ng l¹i phæ cña tÝn hiÖu ®îc truyÒn sao cho sai sè xuÊt hiÖn lµ nhá nhÊt.

NhiÒu çc d¹ng m· ho¸ th«ng tin ®îc dïng ®Ó m· ho¸ th«ng tin sè trong çc øng dông kh¸c nhau, tuy nhiªn yªu cÇu cña d¹ng m· truyÒn lµ cã tÓ kh«i phôc ®îc tÝn hiÖu ®ång bé tèt.

Çc tiªu chuÈn AES/EBU x¸c ®Þnh m«i trêng truyÒn lµ çc d©y dÉn, cho dung lîng ®êng truyÒn cao theo tÝn hiÖu nèi tiÕp (tÝn hiÖu thu ®îc tõ bé A/D lµ tÝn hiÖu song song, sÏ ®îc chuyÓn thµnh tÝn hiÖu nèi tiÕp b»ng bé chuyÓn ®æi song song - nèi tiÕp). TÝn hiÖu clock ®îc x¸c ®Þnh t¹i ®iÓm b¾t ®Çu trong qu¸ tr×nh gi¶i m·. Dßng bit theo tiªu chuÈn ®îc m· ho¸ BPM. S¬ ®å khèi bé biÕn ®æi m· truyÒn ®îc vÏ trªn h×nh 5.48.

§Æc ®iÓm cña çc m· kªnh truyÒn:

- M· NRZ: çc gi¸ trÞ 0 vµ 1 ®îc truyÒn ®i theo møc ©m vµ d¬ng, theo ®ã sù truyÒn tÝn hiÖu chØ xuÊt hiÖn khi bit sè liÖu thay ®æi. Trong mét chuçi bit gièng nhau, møc cña tÝn hiÖu kh«ng trë vÒ møc 0 gi÷a çc bit.

143

M· BPM: Sù thay ®æi lu«n xuÊt hiÖn khi truyÒn bit 1 vµ khi b¾t ®Çu truyÒn bit míi. Theo ®ã, sù thay ®æi hoÆc kh«ng thay ®æi møc tÝn hiÖu khi truyÒn 1 bit x¸c ®Þnh bit ®îc truyÒn lµ bit 0 hay 1, h×nh 5.49

§Æc tÝnh phæ cña tÝn hiÖu NRZ vµ BPM ®îc vÏ trªn h×nh 5.50. M· NRZ cã n¨ng lîng chñ yÕu tËp trung ë vïng tÇn sè thÊp. M· BPM cã n¨ng lîng thÊp h¬n, song yªu cÇu d¶i th«ng kªnh truyÒn lín h¬n. M· BPM cã n¨ng lîng phæ tËp trung t¹i tÇn sè tèc ®éc truyÒn bit. Biªn ®é phæ b»ng 0 t¹i tÇn sè DC.

AD 16 bit Bé chuyÓn nèi tiÕp

§Þnh d¹ng tõ m·

M· BPMTÝn hiÖu audio

t ¬ng tù

TÝn hiÖu BPM

flm = 14kHzBit ®ång bé vµ bit chøc n¨ng

TÝn hiÖu PCM

101101...101

110100...111

1 0 1 . . . 1 0 1 1 0 1

1 1 1 . . . 0 0 1 0 1 1

Tlm = 20,83s

MSB

LSB

LSB MSB

1,30sTlm =

20,83sTõ nèi tiÕp 16 bit

Tõ song song16 bitH×nh 5.48 S¬ ®å khèi bé m· ho¸ AES/EBU vµ chuyÓn

®æi song song nèi tiÕp

144

5.9 - ghÐp dßng tÝn hiÖu audio sè1- CÊu tróc dßng audio sè theo chuÈn giao tiÕp

AES/EBU

TÝn hiÖuClock

NRZ

BPM

H×nh 5.49 D¹ng sãng tÝn hiÖu NRZ vµ BPM

1

0.5

00.5/

T1/T 1.5/

T2/T

NRZ

BPM

MËt ®é phæ

H×nh 5.50 D¹ng sãng tÝn hiÖu NRZ vµ BPM

145

- Tiªu chuÈn audio sè AES/EBU lµ çc giao thøc cho phÐp çc thiÕt bÞ sè truyÒn vµ nhËn tÝn hiÖu audio sè.

CÊu tróc dßng tÝn hiÖu audio sè theo tiªu chuÈn ®îc vÏ nh trong h×nh 5.51. Çc khung sè liÖu ®îc t¹o thµnh tõ hai khung con A vµ B, çc khung con phèi hîp sè liÖu tõ çc nguån hay kªnh tÝn hiÖu audio, d÷ liÖu phô vµ tÝn hiÖu kh¸c.

Çc khung audio ®îc nhãm thµnh çc khèi, mçi khèi bao gåm192 khung. Mçi mét khèi ®îc b¾t ®Çu b»ng mét cê b¸o hiÖu (Z). Víi tÇn sè lÊy mÉu 48KHz, mét khung audio cã thêi gian lµ 20,38s. Nh vËy, mét khèi sè liÖu audio theo chuÈn AES/EBU chiÕm kho¶ng thêi gian b»ng:

20,38s x 192 = 4000sTõ ®ång bé, bao gåm 4 bit ®Ó x¸c ®Þnh mét mÉu míi

vµ mét khèi míi. Cã ba tõ ®ång bé kh¸c nhau ®îc sö dông ®ã lµ:

- Tõ ®ång bé Z: Thø tù bit nµy ®Ó chØ b¾t ®Çu khung cña mét khèi m¬Ý. Tõ m· nµy t¹o ra cê Z.

- Tõ m· X: ChØ b¾t ®Çu cña tÊt c¶ çc khung cßn l¹i.- Tõ m· Y: ChØ vÞ trÝ b¾t ®Çu cña tÊt c¶ çc khung

con B.

Sync si phu sè liÖu audio V U C P Sync si phu sè liÖu audio V U C P

Khung con BKhung con AMét chu kú mÉu = 1

khung

4 4 20 4LSB

MSB

Tõ "Z"

Tõ "X"

Tõ "Y"Z Kªnh A Y Kªnh B X Kªnh A Y Kªnh B X

khung 0 khung 1 khung 190

khung 1911 khèi

audio

H×nh 5.51 CÊu tróc khung audio sè theo chuÈn AES/EBU

146

Çc tõ m· 4 bit nµy kh«ng ®îc m· ho¸ gièng nh çc bit cßn l¹i trong khung. Thø tù çc bit ®îc m· ho¸ biÓu diÔn nh trªn h×nh 5.51. CÊu tróc m· ho¸ cho phÐp lµ gi¶m thµnh phÇn mét chiÒu trªn ®êng truyÒn, phôc håi l¹i tÝn hiÖu clock vµ x¸c ®Þnh khung con trong dßng tÝn hiÖu.

Mçi khung audio chøa hai khung con, mçi khung con cã 32 bit. MÉu tÝn hiÖu audio cã thÓ ®îc biÓu diÔn b»ng 16, 20 hay 24 bit trong trêng hùp 4 bit d÷ liÖu phô còng ®îc m· ho¸ biÓu diÔn mÉu. X¸c lËp bit tr¹ng th¸i phô ®îc chØ ra trong çc bit tr¹ng th¸i kªnh. Çc bit sè liÖu phô còng thÓ mang th«ng tin cña çc t¬ng tù phô. Trong thêi gian 4 ms hay 192 khung cã 4 x 192 = 768 cã thÓ t¹o thµnh 64 tõ m· audio víi ®é chÝnh x¸c 12 bit, dßng sè nµy t¬ng ®¬ng tÇn sè lÊy mÉu 16kHz. Mçi mét khung audio cã kh¶ n¨ng mang mét kªnh sè liÖu phô riªng.

Mçi khung con mang 4 bit chøc n¨ng: - Bit V (Validity): Bit V ®îc thiÕt lËp møc 0 nÕu sè liÖu

tõ mÉu audio lµ ®óng vµ phï hîp víi bé biÕn ®æi D/A.

Mét khung audioSync si phu sè liÖu audio V U C P Sync si phu

sè liÖu audio V U C P

d÷ liÖu kªnh ban ®Çu

d÷ liÖu kªnh ®Õn

m· ®Þa chØ mÉu

m· thêi gian

§Þnh d¹ng kªnh sè liÖu U (ser) trong

tr¹ng th¸i kªnh

bit 0 bit 7Byte

0

Byte 23

bit 0 bit 7

Byte 23

M¶ng bit U (ser)(192 bit)

M¶ng bit C (hannel status (192 bit)

(192 bit)

H×nh 5.52 D¹ng m¶nh nhí sè liÖu bit U vµ bit C

147

- Bit U (ser): Bit U trong mçi khung con ®îc truyÒn ®Õn mét m¶ng nhí gåm 28 hµng nh trong h×nh 5.52. M¶ng nµy sÏ chøa 192 bit U tõ cïng mét nguån hay lo¹i khung con audio bao gåm trong mét khèi sè liÖu. §Þnh d¹ng sè liÖu cã thÓ sö dông ®îc chØ ra trong tr¹ng th¸i kªnh, byte 1 tõ bit 4 ®Õn bit 7.

- Bit C (Channel): T¬ng tù nh bit U, bit C trong mçi khung con ®îc ®a ®Õn m¶ng gåm 28 hµng. Sè liÖu trong m¶ng nµy x¸c ®Þnh néi dung tõ m· audio.

- Bit B (Parity): X¸c ®Þnh tr¹ng th¸i ch½n lÎ cho phÐp kiÓm tra lçi trong dßng bit. M¶ng tr¹ng th¸i kªnh x¸c ®Þnh ý nghÜa trong th«ng tin sè liÖu theo chuÈn AES/EBU.

Chän sè liÖu trong giao tiÕp tÝn hiÖu audio sè ®îc minh ho¹ trªn h×nh 5.53. C¸c kªnh tÝn hiÖu audio t¬ng tù vµo ®îc xö lý vµ chuyÓn thµnh sè liÖu 16 ®Õn 20bit víi tÇn

148

sè lÊy mÉu lµ 48 kHz ®Ó phï hîp víi tiªu chuÈn AES/EBU. Çc mÉu ®îc m· ho¸ PCM tuyÕn tÝnh sö dông sè bï hai.

H×nh 5.54 minh ho¹ bé gi¶i m· vµ t¸ch kªnh tÝn hiÖu audio. Mét bé gi¶i m· BPM ®îc dïng ®Ó biÕn ®æi dßng tÝn hiÖu nèi tiÕp BPM thµnh dßng sè liÖu. Sau dã çc sè liÖu audio tõ dßng sè ghÐp kªnh ®îc t¸ch riªng thµnh hai dßng sè

Bé chän ®Çu vµo

Gi¶i m· AES/EBU

Gi¶i m· AES/EBU

OO

TÝn hiÖu vµo

AES/EBU Läc sèA/D20 bit

OOOO

H×nh 5.53 M¹ch giao tiÕp tÝn hiÖu audio vµo víi 4 kªnh xö lý sè

TÝn hiÖu vµo

t ¬ng tù

Bé chuyÓn

Läc Gi¶i BPM

A/D20 bit

§Öm kªnh

1

§Öm kªnh

2

Kªnh 1

Kªnh 2

TÝn hiÖu AES/EBU

®ång bé

sè liÖu

Kh«i phôc clock Clock

Clock

Çc bit chøc n¨ng

H×nh 5.54 Bé m· hoa vµ t¸ch kªnh tÝn hiÖu audio

149

audio. Çc bit chøc n¨ng V, C, U, P còng ®îc lÊy ra tõ çc khung con ®Ó ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh xö lý, ®ång bé khung, t¹o ra 192 bit tr¹ng th¸i kªnh vµ khèi.

2- §ång bé tÝn hiÖu audio sè trong tÝn hiÖu truyÒn h×nh

Trong tÝn hiÖu truyÒn h×nh, tÝn hiÖu chuÈn audio sè cÇn ®îc ®ång bé víi tÝn hiÖu chuÈn video sè ®Ó ®¶m b¶o ®îc çc t¬ng quan gi÷a tÝn hiÖu audio vµ video còng nh cho phÐp sö dông çc tÝn hiÖu nµy mét çch riªng theo yªu cÇu xö lý tÝn hiÖu.

Trong hÖ thèng 625/50, sè çc mÉu tÝn hiÖu audio trong mét khung video lµ x¸c ®Þnh (víi tÇn sè lÊy mÉu 48kHz th× sè lÊy mÉu ®ã lµ 1920 mÉu). Pha gi÷a tÝn hiÖu audio vµ video ®îc duy tr× theo nh trªn h×nh 5.55. TÝn hiÖu audio cã thÓ ®îc ®ång bé víi tÝn hiÖu video b»ng çch lÊy ra tÝn hiÖu chuÈn 48 kHz tõ tÝn hiÖu chuÈn video 625/50.

A 1920 B 1920 A1 B1 A2 B2 A3 B3 A4 B4

Khung audio

Pha giíi h¹n 5% qu¸ tr×nh ph¸t

vµ 25% cho qu¸ tr×nh thu

Dßng 1 çc khung video

ChuÈn tÝn hiÖu

video

Tõ ®ång bé X hoÆc ZH×nh 5.55 Quan hÖ ®ång bé tÝn hiÖu audio

vµ video sè 150

Quan hÖ gi÷a sè çc mÉu audio trªn mét khung video vµ tÇn sè khung h×nh theo tiªu chuÈn lÊy mÉu audio kh¸c nhau ®îc minh ho¹ trong b¶ng 5.10

B¶ng 5.10 Çc tÇn sè lÊy mÉu vµ sè mÉu audio trªn mét khung h×nh

trong çc tiªu chuÈn

TÇn sè lÊy mÉu (KHz)

ChuÈn quÐt 29.97 khung h×nh/gi©y

ChuÈn quet 25

khung h×nh/'gi©y

ChuÈn quÐt 30

khung h×nh/gi©y

48 8008/5 1920/1 160044,1 147147/100 1764/1 147032 16016/15 1280/1 3200/3

Trong hÖ thèng 525/60, sè çc mÉu audio trªn mét khung video kh«ng ph¶i lµ mét sè nguyªn (b»ng 8008/5) ®îc tÝnh nh sau:

mÉu

Trong ®ã 33.366,67 s lµ thêi gian cña mét khung video vµ 20,8333 s lµ th¬i gian cña mét khung audio. Theo ®ã cø 05 khung video ta l¹i thu ®îc mét sè nguyªn çc mÉu audio. Thø tù sè çc mÉu t¬ng øng trong 5 khung video liªn tiÕp ®îc biÕn ®æi lÇn lît gi÷a çc sè 1602 vµ 1601 sao cho trong 5 khung video nµy sè mÉu audio ®óng b»ng 8008.

151

PhÇn iii kü thuËt nÐn video sè

6.1 - kh¸i niÖm vÒ nÐn tèc ®é dßng bit

1- Kh¸i qu¸t chung

152

Trong tÊt c¶ çc d¹ng tÝn hiÖu th× tÝn hiÖu truyÒn h×nh chiÕm d¶i tÇn lín nhÊt cho mét kªnh th«ng tin. TÝn hiÖu video sè thµnh phÇn (sè ho¸ 8 bit) cã tèc ®é bit b»ng 216 Mbit/s. D¶i phæ cÇn thiÕt ®Ó truyÒn tÝn hiÖu nµy ph¶i cã bÒ réng kh«ng díi (43/4) x 216 = 162 MHz. Trong studio, truyÒn tÝn hiÖu b»ng çp, j¾c nèi chÊt lîng cao vµ víi kho¶ng çch ng¾n viÖc nÐn d¶i tÇn chØ mang tÝnh kinh tÕ, viÖc truyÒn tÝn hiÖu cã thÓ thùc hiÖn mµ kh«ng cÇn nÐn. Song sÏ rÊt khã kh¨n, thËm chÝ kh«ng thÓ thùc hiÖn ®îc viÖc truyÒn tÝn hiÖu video sè qua vÖ tinh víi ®é réng d¶i tÇn mét kªnh 27 MHz hoÆc qua hÖ thèng truyÒn h×nh qu¶ng b¸ trªn mÆt ®Êt víi tiªu chuÈn 7 -8 MHz cho mét kªnh truyÒn h×nh tiªu chuÈn. Do vËy, nÐn tÝn hiÖu video lµ c«ng ®o¹n kh«ng thÓ thiÕu ®Ó kh¾c phôc ®îc nh÷ng khã kh¨n trªn.

NÐn vÒ c¬ b¶n lµ mét qu¸ tr×nh trong ®ã lîng sè liÖu (data) biÓu diÔn th«ng tin cña mét ¶nh hoÆc nhiÒu ¶nh ®îc gi¶m bít b»ng çch lo¹i bá nh÷ng sè liÖu d thõa trong tÝn hiÖu video. Çc chuçi ¶nh truyÒn h×nh cã nhiÒu phÇn ¶nh gièng nhau. VËy tÝn hiÖu truyÒn h×nh cã chøa d÷ liÖu d thõa, ta cã thÓ bá qua mµ kh«ng lµm mÊt th«ng tin h×nh ¶nh. §ã lµ çc phÇn xo¸ dßng, xo¸ mµnh, vïng ¶nh tÜnh hoÆc chuyÓn ®éng rÊt chËm, vïng ¶nh nÒn gièng nhau, mµ ë ®ã çc phÇn tö liªn tiÕp gièng nhau hoÆc kh¸c nhau rÊt Ýt. Thêng th× chuyÓn ®éng trong ¶nh truyÒn h×nh cã thÓ ®îc dù b¸o, do ®ã chØ cÇn truyÒn çc th«ng tin vÒ chuyÓn

153

®éng. Çc phÇn tö l©n cËn trong ¶nh thêng gièng nhau, do ®ã chØ cÇn truyÒn çc th«ng tin biÕn ®æi. Çc hÖ thèng nÐn sö dông ®Æc tÝnh nµy cña tÝn hiÖu video vµ çc ®Æc trng cña m¾t ngêi (lµ kÐm nhËy víi sai sè trong h×nh ¶nh cã nhiÒu chi tiÕt vµ çc phÇn tö chuyÓn ®éng). Qu¸ tr×nh sau nÐn ¶nh lµ d·n ¶nh ®Ó t¹o l¹i ¶nh gèc hoÆc mét xÊp xØ ¶nh gèc.

Sù ph¸t triÓn cña kü thuËt sè vµ viÖc sö dông c«ng nghÖ sè vµo kü thuËt truyÒn h×nh lµm cho kh¸i niÖm "nÐn video" trë thµnh ®Ò tµi nãng hæi trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y. ThËt ra kh¸i niÖm nÐn video ®· cã tõ nh÷ng n¨m 1950 cïng víi sù ra ®êi cña çc hÖ truyÒn h×nh mµu. §ã lµ nÐn ®é réng b¨ng tÇn b»ng kü thuËt t¬ng tù. ë ®©y ba tÝn hiÖu thµnh phÇn mµu (R, G, B) víi tæng bÒ réng d¶i th«ng 15 MHz ®· ®îc nÐn trong mét tÝn hiÖu video mµu tæng hîp duy nhÊt víi bÒ réng d¶i th«ng b»ng 5 MHz. D¶i th«ng tÇn ®îc gi¶m ba lÇn, hay nãi mét çch kh¸c, hÖ sè nÐn b»ng 3: 1.

NÐn video trong nh÷ng n¨m 1950 ®îc thùc hiÖn b»ng c«ng nghÖ t¬ng tù víi tØ sè nÐn thÊp. Ngµy nay, c«ng nghÖ nÐn ®· ®¹t ®îc nh÷ng thµnh tùu cao h¬n b»ng viÖc chuyÓn ®æi tÝn hiÖu video tõ t¬ng tù sang sè. C«ng nghÖ nÐn sè ®ßi hái n¨ng lùc tÝnh to¸n nhanh, song víi sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ th«ng tin, nhÊt lµ tõ khi Shannon tr×nh bµy quan niÖm x¸c suÊt vÒ th«ng tin vµ çch biÓu diÔn

154

truyÒn vµ nÐn chóng, th× ®iÒu nµy ®· kh«ng cßn lµ trë ng¹i vµ nÐn ¶nh cµng trë nªn quan träng.

Tõ nh÷ng n¨m 1980, çc nhµ khoa häc ®· ®¹t ®îc nh÷ng thµnh tùu quan träng trong viÖc nÐn tÝn hiÖu video vµ audio. Cã rÊt nhiÒu h·ng s¶n xuÊt thiÕt bÞ nÐn, nhng ®Òu dùa trªn hai ®Þnh d¹ng nÐn rÊt phæ iÕn lµ JPEG vµ MPEG.

2- M« h×nh nÐn ¶nh

ë ®Çu tiªn cña bé m· ho¸ video, tÝn hiÖu video ®îc tr×nh bµy díi d¹ng thuËn tiÖn ®Ó nÐn cã hiÖu qu¶ nhÊt. §iÓm cèt yÕu lµ ph¶i x¸c ®Þnh çi g× ®îc m· ho¸. Sù biÓu diÔn cã thÓ chøa nhiÒu mÈu th«ng tin ®Ó m« t¶ tÝn hiÖu h¬n lµ chÝnh tÝn hiÖu, nhng hÇu hÕt çc th«ng tin quan träng chØ tËp trung mét phÇn nhá vµo sù m« t¶ nµy. Trong çch biÓu diÔn cã hiÖu qu¶, chØ cã phÇn nhá d÷ liÖu lµ cÇn thiÕt ®Ó truyÒn cho viÖc t¸i t¹o l¹i tÝn hiÖu video.

BiÓu diÔn thuËn

lîi

L îng tö

ho¸

G¸n tõ m·

Gi¶i L.T.H

BiÓu diÔn thuËn

lîi

Gi¶i tõ m·

Xö lý

kªnhM· ho¸ video Gi¶i m· video

Nguån Video kh«i phôc

H×nh 6.1 M« h×nh hÖ thèng nÐn video

155

Ho¹t ®éng thø hai cña m· ho¸ lµ lîng tö ho¸, gióp rêi r¹c ho¸ th«ng tin ®îc biÓu diÔn. §Ó truyÒn tÝn hiÖu video qua mét kªnh sè, nh÷ng th«ng tin biÓudiÔn ®îc lîng tö ho¸ thµnh mét sè h÷u h¹n çc møc.

Ho¹t ®éng thø ba lµ g¸n çc tõ m·. Çc tõ m· nµy lµ mét chuçi bit dïng ®Ó biÓu diÔn çc møc lîng tö ho¸. Çc qu¸ tr×nh sÏ ngîc l¹i trong bé gi¶i m· video.

Mçi ho¹t ®éng cè g¾ng lo¹i bá phÇn d thõa trong tÝn hiÖu video vµ tËn dông sù giíi h¹n cña hÖ thèng nh×n cña m¾t ngêi. Nhê bá ®i çc phÇn tö d thõa, çc th«ng tin gièng nhau hoÆc cã liªn quan ®Õn nhau sÏ kh«ng ®îc truyÒn ®i. Nh÷ng th«ng tin bá ®i mµ kh«ng ¶nh hëng ®Õn viÖc nh×n, còng sÏ kh«ng ®îc truyÒn di

3- D thõa th«ng tin trong tÝn hiÖu video

NÐn sè liÖu lµ qu¸ tr×nh gi¶m lîng sè liÖu cÇn thiÕt ®Ó biÓu diÔn cïng mét lîng th«ng tin cho tríc. CÇn p¶i ph©n biÖt gi÷a sè liÖu vµ th«ng tin. Thùc tÕ sè liÖu vµ th«ng tin kh«ng ®ång nghÜa víi nhau. Sè liÖu (vµ do ®ã tÝn hiÖu) chØ lµ ph¬ng tiÖn dïng ®Ó truyÒn t¶i th«ng tin. Cïng mét l-îng th«ng tin cho tríc cã thÓ biÓu diÔn b»ng çc lîng sè liÖu kh¸c nhau. VÝ dô, nÕu hai ngêi kh¸c nhau dïng sè tõ kh¸c nhau ®Ó kÓ cïng mét c©u truyÖn, sÏ cã hai version kh¸c nhau cña c©u truyÖn vµ mét cã chøa sè liÖu kh«ng chñ yÕu; nã bao gåm sè liÖu hoÆc tõ kh«ng cã th«ng tin thÝch

156

hîp lÉn x¸c ®Þnh ®· biÕt. §ã lµ do nã ®· chøa ®é d thõa sè liÖu.

§é d thõa sè liÖu lµ vÊn ®Ò trung t©m trong nÐn ¶nh sè. §¸nh gi¸ cho qu¸ tr×nh thùc hiÖn gi¶i thuËt nÐn lµ tØ lÖ nÐn (CN) ®îc x¸c ®Þnh nh sau: NÕu N1 vµ N2 lµ lîng sè liÖu trong hai tËp hîp sè liÖu cïng ®îc dïng ®Ó biÓu diÔn mét l-îng th«ng tin cho tríc th× ®é d sè liÖu t¬ng ®èi RD cña tËp hîp sè liÖu thø nhÊt so víi tËp hîp sè liÖu thø hai cã thÓ ®îc ®Þnh nghÜa nh sau:

RD = 1 - l/CN (6.1)

Trong ®ã:

CN = N1/N2 (6.2)

Trong trêng hîp N1 = N2 th× CN = vµ RD = 0, cã nghÜa lµ so víi tËp sè liÖu thø hai th× tËp sè liÖu thø nhÊt kh«ng chøa sè liÖu d thõa. Khi N2 << N1 th× CV tiÕn tíi v« cïng vµ RD tiÕn tíi mét, cã nghÜa lµ ®é d thõa sè liÖu t¬ng ®èi cña tËp sè liÖu thø nhÊt lµ kh¸ lín hay tËp sè liÖu thø hai ®îc nÐn kh¸ nhá.

ë ®©y cã sù kÕt hîp gi÷a tØ lÖ nÐn vµ chÊt lîng h×nh ¶nh. TØ lÖ nÐn cµng cao sÏ lµm gi¶m chÊt lîng h×nh ¶nh vµ ngîc l¹i. ChÊt lîng vµ qu¸ tr×nh nÐn cã thÓ thay ®æi tuú theo ®Æc ®iÓm cña h×nh ¶nh nguån vµ néi dung ¶nh. §¸nh gi¸ chÊt lîng ¶nh ®îc ®Ò nghÞ tÝnh sè bit cho mét ®iÓm trong ¶nh nÐn (Nb). Nã ®îc x¸c ®Þnh lµ tæng sè bit ë ¶nh nÐn chia cho tæng sè ®iÓm:

157

Nb = Sè bit nÐn/Sè ®iÓm (6.3)

Ta t×m hiÓu hai lo¹i d thõa trong ¶nh sè lµ d thõa th«ng kª vµ d thõa do c¶m nhËn sinh lý cña m¾t ngêi.

a) D thõa thèng kª

HÇu nh tÊt c¶ çc ¶nh ®Òu chøa çc th«ng tin trïng lÆp. Trong çc hÖ thèng kh«ng sö dông kü thuËt nÐn, çc th«ng tin trïng lÆp nµy ®îc lÆp ®i lÆp l¹i trong dßng tÝn hiÖu ®Ó t¹o l¹i nh÷ng vïng h×nh ¶nh trïng nhau trong toµn bé bøc ¶nh, vµ t¹o ra sù d thõa th«ng tin. Sù d thõa th«ng tin nµy kh«ng chØ tån t¹i trong ph¹m vi mét bøc ¶nh (gäi lµ d thõa theo kh«ng gian), mµ cßn cã ë trong çc bøc ¶nh liÒn nhau trong chuçi çc bøc ¶nh t¹o thµnh khung c¶nh truyÒn h×nh (gäi lµ d thõa theo thêi gian). VÝ dô, khung c¶nh mét bÇu trêi xanh sÏ t¹o ra rÊt nhiÒu ®iÓm ¶nh mang th«ng tin nh nhau, vµ chóng chØ ®îc m· ho¸ mét lÇn t¹i bé m· ho¸, råi sau ®ã ®îc gi¶i m· t¹i nh÷ng vÞ trÝ cÇn thiÕt t¹i ®Çu thu ®Ó t¹o l¹i khung c¶nh nµy. Qu¸ tr×nh x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ®iÓm ¶nh trïng hîp trong mét khung h×nh ®îc gäi lµ qu¸ tr×nh gi¶i t¬ng quan d÷ liÖu. BiÕn ®æi cosin rêi r¹c lµ mét qu¸ tr×nh nh thÕ, trong biÕn ®æi nµy, hÇu hÕt n¨ng lîng cã mét khèi çc ®iÓm ¶nh ®îc tËp trung vµo çc phÇn tö cã hÖ sè biÕn ®æi thÊp nhÊt (§ 6.4)

b) D thõa do c¶m nhËn sinh lý cña m¾t ngêi

Çc gi¸ trÞ mÉu ®îc sè ho¸ trong mét bøc ¶nh kh«ng hoµn toµn ®ång nhÊt víi hÖ thèng c¶m nhËn cña m¾t ngêi.

158

Khi hÖ thèng c¶m nhËn ¸nh s¸ng kh«ng nh×n thÊy mét lçi nµo ®ã, lçi nµy sÏ kh«ng lµm ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng ¶nh t¸i t¹o. Nhê vËy, cã thÓ c¾t bít hoÆc thËm chÝ lo¹i bá mét sè mÉu mµ kh«ng lµm gi¶m kh¶ n¨ng thu ®îc ¶nh trung thùc cña ngêi xem. Thùc nghiÖm cho thÊy r»ng trong ¶nh truyÒn h×nh chøa nhiÒu c¸c th«ng tin cã thÓ lo¹i bá ®i nh thÕ.

4- Sai lÖch b×nh ph¬ng trung b×nh

Mét ®¸nh gi¸ thèng kª kh¸c cã thÓ ®¸nh gi¸ cho nhiÒu gi¶i thuËt nÐn lµ sai lÖch b×nh ph¬ng trung b×nh so víi ¶nh gèc RMS (Root Mean Square) ®îc tÝnh bëi biÓu thøc:

Trong ®ã: RMS - sai lÖch b×nh ph¬ng trung b×nh;Xi - gi¸ trÞ ®iÓm ¶nh ban ®ÇuX'i - gi¸ trÞ ®iÓm ¶nh sau khi gi¶i nÐn n - tæng sè ®iÓm ¶nh trong mét ¶nh

RMS chØ ra sù kh¸c nhau thèng kª gi÷a ¶nh ban ®Çu vµ ¶nh sau khi nÐn. §a sè trêng hîp khi nÐn chÊt lîng cña ¶nh nÐn lµ tèt víi RMS thÊp. Tuy nhiªn, trong mét sè trêng hîp cã thÓ x¶y ra lµ chÊt lîng ¶nh nÐn víi RMS cao tèt h¬n ¶nh nÐn víi RMS thÊp h¬n.

6.2 - lý thuyÕt th«ng tin - entropy

Lîng th«ng tin chøa ®ùng trong mét chi tiÕt h×nh ¶nh tØ lÖ nghÞch víi kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn cña nã. Nãi mét c¸ch

159

kh¸c, mét sù kiÖn Ýt x¶y ra sÏ chøa ®ùng nhiÒu th«ng tin h¬n mét sù kiÖn cã nhiÒu kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn. §èi víi h×nh ¶nh, lîng th«ng tin cña mét h×nh ¶nh b»ng tæng sè lîng th«ng tin cña tõng phÇn tö (pixel) ¶nh.

entropy ®o gi¸ trÞ th«ng tin trung b×nh chøa ®ùng trong mét bøc ¶nh vµ theo ®ã, entropy còng x¸c ®Þnh lîng th«ng tin trung b×nh nhá nhÊt biÓu diÔn bëi mçi gi¸ trÞ nhÞ ph©n qua qu¸ tr×nh m· ho¸, ®Ó b¶o toµn ®îc kh¶ n¨ng kh«i phôc ¶nh tèt. Theo lý thuyÕt, ®é dµi trung b×nh cña mét tõ m· (còng t¬ng ®¬ng víi tèc ®é bit thu ®îc) qua mét ph¬ng ph¸p nÐn kh«ng thÓ nµo nhá h¬n entropy cña bøc ¶nh, mét sè th«ng tin cña bøc ¶nh sÏ bÞ mÊt.

Theo quan ®iÓm cña lý thuyÕt th«ng tin, lîng th«ng tin cña tõng phÇn tö ¶nh ®îc ®Þnh nghÜa lµ logarit c¬ sè hai cña nghÞch ®¶o x¸c suÊt xuÊt hiÖn cña phÇn tö ¶nh ®ã:

Trong ®ã: l(xi) - lîng th«ng tin cña phÇn tö ¶nh xi (®îc tÝnh b»ng bit).

P(xi ) - x¸c suÊt xuÊt hiÖn cña phÇn tö ¶nh xi.

NÕu mét h×nh ¶nh ®îc biÓu thÞ b»ng c¸c phÇn tö x1, x2, x3.... X¸c suÊt xuÊt hiÖn cña tõng phÇn tö t¬ng øng sÏ lµ P(x1), P(x2), P(x3)....

160

BiÕt ®îc lîng tin tøc cña tõng phÇn tö ¶nh cha ®ñ, cßn cÇn ph¶i biÕt ®îc lîng tin tøc b×nh qu©n cña c¶ tËp hîp c¸c phÇn tö ¶nh cña h×nh ¶nh. Lîng tin tøc b×nh qu©n Êy ngêi ta gäi lµ entropy, ®îc biÓu diÔn b»ng biÓu thøc b×nh qu©n thèng kª sau: Gäi lîng th«ng tin trung b×nh cña h×nh ¶nh H(x) (entropy cña h×nh ¶nh), ta cã.

(6.6)

§é dµi trung b×nh cña mét tõ m· lµ gi¸ trÞ trung b×nh thèng kª cña tÊt c¶ c¸c tõ m· trong bé m·. C.E. Shannon ®· chØ ra r»ng "§é dµi trung b×nh cña mét tõ m· kh«ng thÓ nµo nhá h¬n entropy cña nguån sè liÖu ®îc m· ho¸". Do vËy, entropy cña h×nh ¶nh lµ mét gi¸ trÞ cã ý nghÜa quan träng, bëi nã x¸c ®Þnh sè lîng bit trung b×nh tèi thiÓu cÇn thiÕt ®Ó biÓu diÔn mét phÇn tö ¶nh.

Trong c«ng nghÖ nÐn kh«ng tæn hao, entropy lµ giíi h¹n díi cña tØ sè bit/pixel. NÕu tÝn hiÖu video ®îc nÐn víi tØ sè bit/phÇn tö nhá h¬n entropy, h×nh ¶nh sÏ bÞ mÊt th«ng tin vµ qu¸ tr×nh nÐn sÏ cã tæn hao.

VÝ dô: XÐt hai block ¶nh trªn h×nh 6.1, mçi block cã 8 x8 = 64 phÇn tö ¶nh. Block ¶nh 1 bao gåm 63 phÇn tö cã gi¸ trÞ "0" vµ mét phÇn tö cã gi¸ trÞ "1". Block ¶nh 2 bao gåm 32 phÇn tö cã gi¸ trÞ "0" vµ 32 phÇn tö cã gi¸ trÞ "1".

Theo (6.6) ta cã entropy cña block ¶nh 1 b»ng: 161

bit/phÇn tö

Entropy cña block ¶nh 2 b»ng:

bit/phÇn tö.

Nh vËy, sè lîng bit trung b×nh tèi thiÓu cÇn thiÕt ®Ó truyÒn mét phÇn tö ¶nh ®èi víi block ¶nh 1 b»ng 0,116bit/phÇn tö vµ ®èi víi block ¶nh 2 b»ng 1 bit/phÇn tö, tøc lµ bock ¶nh 2 chøa lîng th«ng tin nhiÒu h¬n bock ¶nh 1.

0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0

0 1 1 0 1 0 1 01 0 1 0 1 0 0 11 1 0 1 0 1 1 00 1 0 0 1 1 0 01 0 0 0 1 0 1 10 0 1 0 1 1 1 10 1 0 1 1 1 0 10 1 0 0 0 1 0 0

H×nh 6.2 L îng th«ng tin trong ¶nh

162

6.3 - çc ph¬ng ph¸p nÐn videoÇc hÖ thèng nÐn sè liÖu lµ sù phèi hîp cña rÊt nhiÒu

çc kü thuËt xö lý nh»m gi¶m tèc ®é bit cña tÝn hiÖu sè mµ vÉn ®¶m b¶o chÊt lîng ¶nh phï hîp víi mét øng dông nhÊt ®Þnh.

NhiÒu çc kü thuËt nÐn mÊt vµ kh«ng mÊt th«ng tin (loss/lossless data reduction techniques) ®· ®îc ph¸t triÓn trong nhiÒu n¨m qua. ChØ cã mét sè Ýt trong chóng cã thÓ ¸p dông cho nÐn video sè.

1- NÐn kh«ng mÊt th«ng tin

NÐn kh«ng mÊt th«ng tin cho phÐp phôc håi l¹i ®óng tÝn hiÖu ban ®Çu sau khi gi¶i nÐn. §©y lµ mét qu¸ tr×nh m· ho¸ cã tÝnh thuËn nghÞch. HÖ sè nÐn phô thuéc vµo chi tiÕt ¶nh ®îc nÐn. HÖ sè nÐn cña ph¬ng ph¸p nÐn kh«ng mÊt th«ng tin nhá h¬n 2:1. Çc kü thuËt nÐn kh«ng mÊt th«ng tin nh díi ®©y.

a) M· ho¸ víi ®é dµi (cña tõ m·) thay ®æi (VLC)Ph¬ng ph¸p nµy cßn ®îc gäi lµ m· ho¸ Huffman vµ m·

ho¸ entropy, dùa trªn kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn cña çc gi¸ trÞ biªn ®é trïng hîp trong mét bøc ¶nh vµ thiÕt lËp mét tõ m· ng¾n cho çc gi¸ trÞ cã tÇn suÊt xuÊt hiÖn cao nhÊt vµ tõ m· dµi cho çc gi¸ trÞ cßn l¹i. Khi thùc hiÖn gi¶i nÐn, çc thiÕt lËp cao nhÊt vµ tõ m· dµi cho çc gi¸ trÞ cßn l¹i. Khi thùc hiÖn gi¶i nÐn, çc thiÕt lËp m· trïng hîp sÏ ®îc sö dông ®Ó t¹o l¹i gi¸ trÞ tÝn hiÖu ban ®Çu. M· ho¸ vµ gi¶i m· Huffman cã thÓ ®îc thùc hiÖn mét çch dÔ dµng b»ng çch sö dông çc b¶ng t×m kiÕm.

b) M· ho¸ víi ®é dµi (cña tõ m·) ®éng (RLC)

163

Ph¬ng ph¸p nµy dùa trªn sù lÆp l¹i cña cïng gi¸ trÞ mÉu ®Ó t¹o ra çc m· ®Æc biÖt biÓu diÔn sù b¾t ®Çu vµ kÕt thóc cña gi¸ trÞ ®îc l¾p l¹i. ChØ çc mÉu cã gi¸ trÞ kh¸c kh«ng míi ®îc m· ho¸. Sè mÉu cã gi¸ trÞ b»ng kh«ng sÏ ®îc truyÒn di däc theo cïng dßng quÐt. Cuèi cïng, çc chuçi 0 ®-îc t¹o ra b»ng qu¸ tr×nh gi¶i t¬ng quan nh ph¬ng ph¸p DCT hay DPCM.

c) Sö dông kho¶ng xo¸ dßng vµ mµnhVïng th«ng tin xo¸ ®îc lo¹i bá khái dßng tÝn hiÖu ®Ó

truyÒn ®i vïng th«ng tin tÝch cùc cña ¶nh. Theo ph¬ng ph¸p ®ã, th«ng tin xo¸ dßng vµ xo¸ mµnh sÏ kh«ng ®îc ghi gi÷ vµ truyÒn ®i. Chóng ®îc thay b»ng çc d÷ liÖu ®ång bé ng¨n h¬n tuú theo çc øng dông.

d) BiÕn ®æi cosin rêi r¹c (DCT)Qu¸ tr×nh DCT thuËn vµ nghÞch ®îc coi lµ kh«ng mÊt

th«ng tin nÕu ®é dµi tõ m· hÖ sè lµ 13 hoÆc 14 b¨ng tÇn ®èi víi dßng video sè sö dông 8 bit biÓu diÔn mÉu. NÕu ®é dµi tõ m· hÖ sè cña phÐp biÕn ®æi DCT nhá h¬n, qu¸ tr×nh nµy trë nªn cã mÊt th«ng tin.

2- NÐn cã mÊt th«ng tin

NÐn cã mÊt th«ng tin sö dông hai hoÆc nhiÒu h¬n çc kü thuËt xö lý nh»m ®¹t ®îc mét sù biÓu diÔn m· ho¸ thuËn lîi tÝn hiÖu h×nh ¶nh. NÐn cã mÊt th«ng tin ®¹t ®îc hÖ sè nÐn cao h¬n so víi ph¬ng ph¸p nÐn kh«ng mÊt th«ng tin, vµo cì 2:1 ®Õn 100: 1. Sau khi nÐn, mét sè th«ng tin sÏ bÞ mÊt vµ chÊt lîng ¶nh bÞ suy hao do qu¸ tr×nh lµm trßn vµ

164

lo¹i bá gi¸ trÞ trong ph¹m vi khung h×nh hay gi÷a çc khung h×nh. Suy hao chÊt lîng ¶nh sÏ kh«ng trÇm träng, khi kü thuËt nÐn n»m trong giíi h¹n cña sù c¶m nhËn, cña m¾t ng-êi. HÖ sè nÐn cã thÓ thay ®æi theo chi tiÕt ¶nh vµ cho phÐp t¹o ra dßng bit cã tèc ®é kh«ng ®æi, phôc vô cho çc øng dông lu tr÷ vµ truyÒn dÉn. Tèc ®é dßng sè liÖu ®¹t ®îc trong hÖ thèng nÐn cã mÊt th«ng tin phô thuéc vµo yªu cÇu chÊt lîng ¶nh cÇn cã.

Çc kü thuËt nÐn cã mÊt th«ng tin nh díi ®©y.

a) LÊy mÉu con (Subsampling)

§©y lµ mét ph¬ng ph¸p nÐn rÊt cã hiÖu qu¶, song ®é ph©n gi¶i cña ¶nh sau khi gi¶i nÐn gi¶m so víi ¶nh ban ®Çu. V× vËy, kü thuËt lÊy mÉu con kh«ng ¸p dông cho tÝn hiÖu chãi. Ph¬ng ph¸p lÊy mÉu con tÝn hiÖu mµu, ch¼ng h¹n nh cÊu róc lÊy mÉu 4: 2 : 0 hay 4 : 1 : 1 ®îc dïng trong øng dông ghi, trong khi cÊu tróc 4 : 2 : 0 ®îc sö dông trong çc døng dông s¶n xuÊt vµ truyÒn dÉn ch¬ng tr×nh MPEG.

b) §iÒu xung m· vi sai (DPCM)

Lµ mét ph¬ng ph¸p m· ho¸ dù ®o¸n, thay v× truyÒn ®i toµn bé çc mÉu, kü thuËt nµy chØ m· ho¸ vµ truyÒn ®i sù kh¸c nhau gi÷a çc gi¸ trÞ mÉu. Gi¸ trÞ sai lÖch ®îc céng vµo gi¸ trÞ mÉu ®· ®îc gi¶i m· trong qu¸ tr×nh gi¶i nÐn ®Ó t¹o l¹i gi¸ trÞ mÉu cÇn thiÕt.

Qu¸ tr×nh DPCM lµm gi¶m lîng entropy cña tÝn hiÖu ban ®Çu. TÊt c¶ çc gi¸ trÞ sai lÖch gi÷a çc mÉu tËp trung quanh gi¸ trÞ 0 v× trong çc ¶nh sù xuÊt hiÖn çc vïng ®Òu cã kh¶ n¨ng cao. Víi çc ¶nh cã ®é chi tiÕt cao, çc gi¸ trÞ

165

sai lÖch lín gi÷a çc mÉu cã thÓ ®îc lîng tö ho¸ th« (b»ng l-îng tö ho¸ tuyÕn tÝnh), do c¶m nhËn cña m¾t ngêi gi¶m theo ®é chi tiÕt cña ¶nh. Çc ph¬ng ph¸p nÐn kÕt hîp sö dông lîng tö ho¸ th« çc gi¸ trÞ sai lÖch vµ kü thuËt m· ho¸ VLC cho çc tÝn hiÖu thu ®îc.

Nh»m tr¸nh çc lçi çc thÓ xuÊt hiÖn trong khi truyÒn, mét mÉu ®Çy ®ñ ®îc göi ®i theo chu kú nhÊt ®Þnh, cho phÐp cËp nhËt ®îc çc gi¸ trÞ chÝnh x¸c. M· ho¸ DPCM còng sö dông thªm çc kü thuËt dù ®o¸n vµ lîng tö ho¸ thÝch nghi ®Ó hoµn thiÖn thªm kü thuËt nÐn nµy.

c) Lîng tö ho¸ vµ m· ho¸ VLC çc hÖ sè DCT

Phèi hîp ba kü thuËt nµy cho phÐp biÓu diÔn mét khèi çc ®iÓm ¶nh b»ng mét sè Ýt çc bit, do ®ã t¹o ®îc mét hiÖu qu¶ nÐn rÊt cao.6.4 - qu¸ tr×nh biÕn ®æi cosin rêi r¹c

BiÕn ®æi cosin rêi r¹c (DCT) xö lý çc gi¸ trÞ d÷ liÖu cña khèi çc ®iÓm ¶nh díi mét khèi çc hÖ sè trong miÒn tÇn sè. H×nh 6.3 minh ho¹ qu¸ tr×nh m· ho¸ DCT mét chiÒu gåm 8 ®iÓm ¶nh biÓu diÔn tÝn hiÖu chãi trong tiªu chuÈn lÊy mÉu 4 : 2 : 2.

H×nh 6.3 a minh ho¹ biªn ®é biÓu diÔn cña 8 ®iÓm ¶nh t¬ng øng. Møc trung b×nh thµnh phÇn mét chiÒu vµ sù biÕn ®æi ®iÓm chãi cho trªn h×nh 6.3 b vµ c. Phæ tÇn trong h×nh 6.3d minh ho¹ sù thay ®æi biªn ®é däc theo 8 bit nµy vµ trong ph¹m vi d¶i tÇn sè tõ 0 ®Õn f lm/2 = 6,75. M· ho¸ DCT thùc hiÖn chia d¶i phæ nµy thµnh 8 dµi b¨ng nhá h¬n, t¬ng øng víi mçi d¶i b¨ng tÇn cã mét hÖ sè ®Æc trng

166

cho n¨ng lîng cña tÝn hiÖu trong d¶i b¨ng tÇn ®ã. H×nh 6.3e, vµ f minh ho¹ çc b¨ng tÇn chãi riªng rÏ vµ gi¸ trÞ hÖ sè t¬ng øng cña chóng.

Gi¸ trÞ ®Çu tiªn bªn tr¸i ®Æc trng cho møc gi¸ trÞ thµnh phÇn mét chiÒu cña tÝn hiÖu - gäi lµ hÖ sè DC. Tõ trai sang p¶i, çc hÖ sè lÇn lît biÓu diÔn d¸c thµnh phÇn tÇn sè cao h¬n trong tÝn hiÖu ban ®Çu. Çc hÖ sè nµy ®îc gäi lµ hÖ sè AC. Trong mét bøc ¶nh, kho¶ng trèng d tha rÊt lín, v× vËy rÊt nhiÒu trong hÇu hÕt çc hÖ sè AC nhËn gi¸ trÞ 0 hoÆc gÇn 0.

§Ó ®¹t ®îc møc gi¶i t¬ng quan néi dung bøc ¶nh cao h¬n, cã thÓ sö dông phÐp biÕn ®æi DCT hai chiÒu cho khèi 8 x 8 gi¸ trÞ çc ®iÓm chãi. Çc khèi 8 x 8 hÖ sè DCT ®îc t¹o thµnh víi hÖ sè trªn cïng bªn tr¸i lµ hÖ sè Dc biÓu diÔn møc trung b×nh mét chiÒu cña tÝn hiÖu trong khèi 8 x 8 ®iÓm chãi t¬ng øng. Mét vÝ dô m· ho¸ DCt hai chiÒu cho khèi 8 x 8 ®iÓm chãi ®îc minh ho¹ trong h×nh 6.4.

Qu¸ tr×nh m· ho¸ DCT thuËn cho khèi 8 x 8 ®îc x¸c ®Þnh nh sau:

(6.7)

Trong ®ã f(i,j) - çc mÉu ban ®Çu trong khèi 8 x 8 ®iÓm chãi

F (u, v) - çc hÖ sè biÕn ®æi DCT khèi 8 x 8167

u - tÇn sè chuÈn ho¸ theo chiÒu ngan (0 < u < 7)

v - tÇn sè chuÈn ho¸ theo chiÒu ®øng (0 < u < 7)

C(u), C(v) nhËn gi¸ trÞ 1/ víi u, v = 0

C(u), C(v) = 1 nhËn gi¸ trÞ u, v = 1, 2,....... 7

168

Biªn ®é®iÓm chãi

8 ®iÓm chãi liÒn nhau trªn 1 dßng98 92 95 80 75 82

68 50

98

0 Thêi giana) Biªn ®é chãi cña 8 ®iÓm

¶nh liªn tiÕp trªn mét dßng

Thêi gian

0

Møc trung b×nh DC

b) Møc trung b×nh DC cña khèi 8

®iÓm ¶nh

0

N¨ng l îng

FS/2

BiÕn ®èi gi¸ trÞ ®iÓm

chãi

0

c) BiÕn ®æi biªn ®é so víi møc trung b×nh

Thêi gian

d) Phæ khèi 8 x 8 ®iÓm chãi

TÇn sè0

N¨ng l îng

FS/2

TÇn sè

e) Ph©n chi c¸c dµi phæ

N¨ng l îng

591 106 - 18 28 - 34 14 18 3

0 TÇn sè

f) Gi¸ trÞ hÖ sè DCT

C¸c hÖ sè ACHÖ sè

DC

H×nh 6.3 Minh ho¹ qu¸ tr×nh m· ho¸ DCT mét chiÒu

98 92 95 80 75 82 68 50

98

0 Thêi giana) Biªn ®é chãi cña 8 ®iÓm

¶nh liªn tiÕp trªn mét dßng

169

98 92 95 80 75 82 68 5097 91 94 79 74 81 67 4995 89 92 77 72 79 65 4793 87 90 75 70 77 63 4591 85 88 73 68 75 31 4389 83 86 71 66 73 59 4187 81 84 69 64 71 57 3985 79 82 67 62 69 55 37

Gi¸ trÞ c¸c ®iÓm ¶nh cña khèi 8 x 8

98

0 Thêi gian


Dßng 1

85

0 Thêi gian


Dßng 8

Thêi

gia

n h

íng

th¼

ng

®øn

g

Biªn

®é

®iÓ

m c

hãi

98 0Dßng

1

Thêi

gia

n h í

ng

th¼

ng

®øn

g

Biªn

®é

®iÓ

m c

hãi

85 0Dßng

8

N¨ng l îng

0 TÇn sè

u

u591 106 -18 28 - 34 14 18 335 0 0 0 0 0 0 0- 1 0 0 0 0 0 0 03 0 0 0 0 0 0 0-1 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0- 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

v

Gi¸ trÞ c¸c hÖ sè sau biÕn ®æi DCT

N¨ng

l îng

0TÇ

n sè

v

H×nh 6.4 Minh ho¹ qu¸ tr×nh m· ho¸ DCT hai chiÒu

171

Víi hÖ sè ®Çu tiªn, çc tÇn sè chuÈn ho¸ u vµ v ®Òu b»ng 0. Do ®ã, hÖ sè DC nµy ®îc tÝnh b»ng:

(6.8)

BiÓu thø nµy x¸c ®Þnh tæng tÊt c¶ çc gi¸ trÞ ®iÓm ¶nh trong khèi 8 x 8 vµ chia cho 8. KÕt qu¶ cña biÓu thøc t-¬ng ®¬ng 8 lÇn gi¸ trÞ trung b×nh çc ®iÓm ¶nh trong khèi ®îc biÕn ®æi.

Khi biÕn ®æi DCT ¸p dông cho çc tÝn hiÖu video sè thµnh phÇn UY, CR, CB, çc tÝn hiÖu mµu CR, CB cã biªn ®é cùc ®¹i lµ 128 (gi¸ trÞ nhÞ ph©n) trong hÖ thèng sö dông 8 bit biÓu diÔn mÉu vµ tÝn hiÖu chãi UY cã biªn ®é tõ 0 ®Õn 255.

98 92 95 80 75 82 68 5097 91 94 79 74 81 67 4995 89 92 77 72 79 65 4793 87 90 75 70 77 63 4591 85 88 73 68 75 31 4389 83 86 71 66 73 59 4187 81 84 69 64 71 57 3985 79 82 67 62 69 55 37

591 106 -18 28 - 34 14 18 335 0 0 0 0 0 0 0- 1 0 0 0 0 0 0 03 0 0 0 0 0 0 0-1 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0- 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

7

7u0

v

7

7j0

v

BiÕn ®æi DCT

a) Khèi 8 x 8 çc ®iÓm chãi f(j,k)

b) Khèi çc hÖ sè DCT t ¬ng øng F(u,v)

40 10 - 2 2 -1 0 0 03 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0

16 11 10 16 24 40 51 6112 12 14 19 26 58 60 5514 13 16 24 40 57 69 5614 17 22 29 51 87 80 6218 22 37 56 68 109 103 7724 35 55 64 81 104 113 9249 64 78 87 103 121 120 10172 92 95 98 112 100 103 99

7

70

v

7

70

v

c) Çc hÖ sè DCT l îng tö ho¸ vµ chuÈn ho¸ Fq(u,v)

d) B¶ng träng sè Q(u,v)

H×nh 6.5 T¹o khèi DCT 8 x 8 ( vÝ dô 1)

172

§Ó ®¬n gi¶n cho viÖc thiÕt kÕ çc bé m· ho¸ DCT, tÝn hiÖu chãi UY ®îc dÞch xuèng møc ngang b»ng víi møc tÝn hiÖu CR, CB. Khi gi¶i m¸c, møc 128 sÏ ®îc céng vµo ®Ó thu ®îc tÝn hiÖu chãi UY ban ®Çu.

Nh vËy, mét bé biÕn ®æi A/D 8 bit sÏ ®îc sö dông ®Ó t¹o ra çc khèi tÝn hiÖu chãi UY, víi gi¸ trÞ møc nhÞ ph©n tõ - 128 ®Õn + 127. Do ®ã, gi¸ rÞ çc hÖ sè DC cña khèi biÕn ®æi DCT t¬ng øng tõ - 1024 ®Õn + 1016.

Víi çc hÖ sè AC, u vµ v thay ®æi tõ 1 ®Õn 7, C(u), C(v) = 1, cã gi¸ trÞ cùc ®¹i trong ph¹m vi 1020, phô thuéc vµo biÓu thøc biÕn ®æi DCT thuËn.

Ma trËn 8 x 8 çc hÖ sè DCT thu ®îc cã hÖ sè DC lín, ®Æc trng cho gi¸ trÞ trung b×nh cña thµnh phÇn 1 chiÒu cña khèi 8 x 8 (trong vÝ dô trªn h×nh 6.4, gi¸ trÞ DC b»ng 591) vµ rÊt nhiÒu çc hÖ sè AC cã gi¸ trÞ nhá, biÓu diÔn cho çc thµnh phÇn tÇn sè cao theo híng ngang vµ híng th¼ng ®øng. Çc hÖ sè AC theo chiÒu ngang thêng lín h¬n çc hÖ sè AC theo chiÒu th¼ng ®øng.

173

H×nh 6.5 minh ho¹ qu¸ tr×nh biÕn ®æi DCt ®Çu tiªn cho mét khèi çc ®iÓm ¶nh chãi. Çc gi¸ trÞ ®îc ®Þnh møc - 128 ®Ó phï hîp víi møc tÝn hiÖu mµu.

Theo nguyªn lý chung, sù biÕn ®æi chi tiÕt gi÷a çc ®iÓm ¶nh theo mét híng nµo ®ã trong khèi çc ®iÓm ¶nh - hoÆc lµ híng ngang, th¼ng ®øng hay theo ®êng chÐo - cµng lín th× t¬ng øng theo híng nµy, çc hÖ sè biÕn ®æi DCT còng lín.

H×nh 6.6 minh ho¹ mét vÝ dô kh¸c cña biÕn ®æi DCT mét khèi gåm çc ®iÓm ¶nh ®en vµ tr¾ng xen kÏ t¬ng øng cã gi¸ trÞ nhÞ ph©n lµ 0 va 255. Sau khi dÞch chuyÓn møc - 128 thu ®îc gi¸ trÞ lµ çc ®iÓm lÇn lît thay ®æi gi÷a - 128 vµ + 127. Khèi çc ®iÓm ¶nh nµy lµ khèi cã sù biÕn ®æi lín nhÊt gi÷a çc ®iÓm ¶nh vµ còng cã hÖ sè DCT lín nhÊt. MÆc dï cã nhiÒu hÖ sè tÇn sè b»ng 0, gi¸ trÞ cña çc hÖ sè tÇn sè cao ®ãng vai trß quan träng trong viÖc t¹o l¹i h×nh ¶nh khi biÕn ®æi ngîc DCT.

Trong vÝ dô trªn h×nh 6.6, nÕu lo¹i bá tÊt c¶ çc hÖ sè AC vµ chØ gi÷ l¹i hÖ sè DC th× sau khi biÕn ®æi ngîc DCT, khèi ®iÓm ¶nh thu ®îc lµ mét m¶ng mµu x¸m cã gi¸ trÞ trung b×nh biÓu diÔn bëi hÖ sè DC. Thùc tÕ th× mét m¶ng gåm çc « tr¾ng ®¬n xen kÏ (d¹ng bµn cê) còng sÏ cho ta c¶m gi¸c nh mét m¶ng mµu x¸m khi kÝch thíc çc « vµ gãc nh×n n»m ë mét giíi h¹n nhÊt ®Þnh.

174

Theo nguyªn lý ®ã, ta cã thÓ sö dông bé läc th«ng thÊp b»ng çch lo¹i bá çc hÖ sè thµnh phÇn tÇn sè cao t¬ng øng tríc khi biÕn ®æi ngîc DCT. H×nh 6.7 vµ 6.8 minh ho¹ çc biÓu diÔn ba chiÒu cña çc khèi ®iÓm chãi ban ®Çu vµ çc hÖ sè DCT sau khi biÕn ®æi trong hai vÝ dô trªn.

Qu¸ tr×nh biÕn ®æi DCT thùc hiÖn trªn ®©y ®îc gi¶i m· thiÕt trong ®iÒu kiÖn møc gi¸ trÞ nhÞ ph©n biÓu diÔn tÝn hiÖu chãi UY tõ 0 ®Õn 255 sau bé biÕn ®æi A/D víi tÝn hiÖu chãi cã møc biªn ®é tõ 0 ®Õn 700mV. Tuy nhiªn, tiªu chuÈn sè ho¸ tÝn hiÖu video thµnh phÇn x¸c ®Þnh møc gi¸ trÞ nhÞ ph©n tÝn hiÖu chãi tõ 16 ®Õn 235 t¬ng øng biÓu diÔn cho tÝn hiÖu víi biªn ®é tõ 0 ®Õn 700mV. §iÒu nµy cho phÐp sö dông çc gi¸ trÞ cßn l¹i ë hai ®Çu nh kho¶ng b¶o vÖ.

127 -128 127 -128 127 -128 127 - 128-128 127 - 128 127 -128 127 -128 127127 -128 127 -128 127 -128 127 - 128-128 127 - 128 127 -128 127 -128 127127 -128 127 -128 127 -128 127 - 128-128 127 - 128 127 -128 127 -128 127127 -128 127 -128 127 -128 127 - 128-128 127 - 128 127 -128 127 -128 127

- 5 0 0 0 0 0 0 00 33 0 39 0 58 0 1660 0 0 0 0 0 0 00 39 0 46 0 69 0 1960 0 0 0 0 0 0 00 58 0 69 0 103 0 2940 0 0 0 0 0 0 00 166 0 196 0 294 0 837

7

7u0

v

7

7j0

k

BiÕn ®æi DCT

a) Khèi 8 x 8 çc ®iÓm chãi f(j,k)

b) Khèi çc hÖ sè DCT t ¬ng øng F(u,v)

0 0 0 0 0 0 0 00 3 0 2 0 1 0 30 0 0 0 0 0 0 00 2 0 2 0 1 0 30 0 0 0 0 0 0 00 1 0 1 0 1 0 30 0 0 0 0 0 0 00 3 0 3 0 3 0 8

16 11 10 16 24 40 51 6112 12 14 19 26 58 60 5514 13 16 24 40 57 69 5614 17 22 29 51 87 80 6218 22 37 56 68 109 103 7724 35 55 64 81 104 113 9249 64 78 87 103 121 120 10172 92 95 98 112 100 103 99

7

70

v

7

70

v

c) Çc hÖ sè DCT l îng tö ho¸ vµ chuÈn ho¸ Fq(u,v)

d) B¶ng träng sè Q(u,v)

H×nh 6.6 T¹o khèi DCT 8 x 8 ( vÝ dô 2 ¶nh d¹ng bµn cê)

175

Qu¸ tr×nh biÕn ®æi DCT kh«ng gi¶m tèc ®é dßng sè liÖu vµ cã tÝnh chÊt ®¶o ngîc. NghÞch ®¶o cña phÐp biÕn ®æi cosin rêi r¹c lµ phÐp biÕn ®æi ngîc DCT (Inverse DCT), t¸i t¹o l¹i chÝnh x¸c çc gi¸ trÞ ®iÓm ¶nh ban ®Çu, nÕu çc hÖ sè DCT ®îc gi÷a nguyªn.

Kh¶ n¨ng nÐn dßng sè liÖu ®¹t ®îc khi phèi hîp viÖc l-îng tö ho¸ vµ çc ký thuËt m· ho¸ hiÖu qu¶, vÝ dô nh VLC. BiÕn ®æi DCT ®îc sö dông ®Ó gi¶i t¬ng quan sè liÖu ban ®Çu, tËp trung lîng n¨ng lîng lín, rêi r¹c, chøa trong mét khèi çc ®iÓm ¶nh - vµo trong mét sè Ýt çc thµnh phÇn tÇn sè ®îc truyÒn vµ t¹o ra çc gi¸ trÞ 0 hoÆc gÇn 0 mµ çc gi¸ trÞ nµy sÏ kh«ng ®îc lu tr÷ hay truyÒn ®i. KÝch thíc khèi ®iÓm ¶nh sö dông ®Ó m· ho¸ DCT ®îc lùa chän gi÷a kh¶ n¨ng nÐn n¨ng lîng hiÖu qu¶ - yªu cÇu vïng ®iÓm ¶nh lín, vµ sè

176

çc phÐp tÝnh thêi gian thùc cÇn thiÕt sö dông trong phÐp biÕn ®æi DCT - yªu cÇu mét vïng ®iÓm ¶nh nhá. KÝch thíc khèi ®iÓm ¶nh ®îc lùa chän lµ 8 x 8.

6-5 - mét sè m· dïng trong kü thuËt nÐn

1- M· RLC

Sù liªn tiÕp lÆp ®i lÆp l¹i çc ®iÓm ¶nh trong ¶nh sè xuÊt hiÖn lµ do sù t¬ng quan gi÷a çc ®iÓm ¶nh, ®Æc biÖt ®èi víi ¶nh 2 møc (bi - level images). Tõ sù lÆp ®i lÆp l¹i nµy, mét ph¬ng ph¸p nÐn ®· ®îc x©y dùng trªn c¬ së sö dông sè lÇn lÆp cña çc ®iÓm ¶nh vµ ph¬ng ph¸p nµy ®îc goi lµ RLC - Run Length Coding. RLC t¸ch chuçi çc gi¸ trÞ gièng nhau vµ biÓu diÔn nh lµ mét tæng. Khi gi·n gi¸ trÞ nµy t¹o l¹i sè lÇn biÓu diÔn tæng. Kü thuËt nµy chØ cã thÓ ¸p dông cho çc chuçi symbols tuyÕn tÝnh. Do ®ã, khi ¸p dông cho sè liÖu ¶nh hai chiÒu, h×nh ¶nh ®îc t¸ch thµnh mét chuçi çc dßng quÐt.

Ta cã hai çch ®Ó m· ho¸ RLC:

a) T¹o ra nh÷ng tõ m· cho mçi ®é dµi ch¹y vµ kÕt hîp víi symbol nguån.

b) Sö dông mét sè ®é dµi ch¹y vµ 1 symbol nguån nÕu nh symbol nguån kh«ng ph¶i lµ mét sè hay mét ký tù ®Æc biÖt ®Ó chi ra cho mçi symbol nguån.

177

Kü thuËt RLC ®îc dung cho çc hÖ sè lîng tö ho¸ tèt h¬n lµ dïng trùc tiÕp cho sè liÖu ¶nh. Hai vÝ dô vÒ ¶nh sè vµ kÕtqu¶ m· ho¸ RLC cña nã ®îc thÓ hiÖn trªn h×nh 6.9a vµ 6.9b.

Mét lo¹i c¶i biªn cña m· RLC lµ m· cã ®é dµi thay ®æi VLC (Variable Length Code), dïng ®Ó biÓu diÔn çc gi¸ trÞ symbols còng nh ®é dµi ch¹y. Çch thùc hiÖn lµ tÝnh ph©n bè x¸c xuÊt cña çc ®é dµi ch¹y vµ çc gi¸ rÞ symbols. §©y lµ sù kÕt hîp cña RLC víi m· ho¸ thèng kª.

$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$**$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$**$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$****$$$$$$$$$$$$$$$$$$$****$$$$$$$$$$$$$$$$$$$****$$$$$$$$$$$$$$$$$$$****$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$**$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$**$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$

000001111100000000000000000000000000111110000000000000000000000000011111000000000000000000000000001111100000000000000000000000000111110000000000000000000000000011111000000000000000000000000001111100000000000000000000000000111110000000000000

30$14$2*14$12$2*22*12$10$2*62*10$10$2*62*1010$2*62*1010$2*62*1012$2*22*12$14$2*14$30$

Digital image RLC

4w5b175w5b166w5b157w5b148w5b139w5b1210w5b1111w5b10

Digital image RLC

a)

b)

H×nh 6.9 Çc vÝ dô m· RLC

178

RLC kh«ng thÝch hîp trùc tiÕp cho çc ¶nh tù nhiªn cã t«ng ¶nh liªn tôc ®îc m· ho¸ b»ng mét qu¸ tr×nh sè ho¸ tuyÕn tÝnh, lý do lµ v× RLC ph¶i nÐn tËp sè liÖu cã çc bíc ch¹y t¬ng ®èi lín gièng nhau. ¶nh cã t«ng ¶nh liªn tôc chøa th«ng tin cã tÇn sè kh«ng gian thÊp, viÖc thay ®æi çc vïng réng ®îc lµm ®Çy b»ng çc gi¸ trÞ pixel gièng nhau lµ t¬ng ®èi nhá.

NÕu ¸nh x¹ çc gi¸ trÞ pixel lªn b¶ng m· Gray vµ dïng RLC theo bit trªn c¬ së mÆt ph¼ng - mÆt ph¼ng, ta cã thÓ ®¹t ®îc çc tØ sè nÐn. RLC tù nã kh«ng cho çc møc nÐn cã ý nghÜa.

RLC ®îc dïng kÕt hîp víi çc kü thuËt kh¸c nh çc chuÈn nÐn JPEG, MPEG sÏ cho kÕt qu¶ nÐn tèt. RLC ®îc dïng cho çc hÖ sè lîng tö ho¸ tèt h¬n lµ dïng trùc tiÕp cho sè liÖu ¶nh.

2- M· Shannon - Fano

Theo lý thuyÕt th«ng tin cña Shannon th× tØ lÖ nÐn tèt nhÊt mµ chóng ta cã thÓ ®¹t ®îc chÝnh lµ entropy nguån. Vµo cuèi nh÷ng n¨m 40, Shannon vµ Fano ®· t×m ra mét ph¬ng ph¸p nÐn míi mµ dùa trªn x¸c suÊt xuÊt hiÖn cña nh÷ng symbol nguån bªn trong mét lîng th«ng tin. VÒ c¬ b¶n th× ph¬ng ph¸p nµy sö dông nh÷ng tõ m· cã ®é dµi thay ®æi ®Ó m· ho¸ çc symbol nguån th«ng qua x¸c suÊt cña chóng. Víi nh÷ng symbol cã x¸c suÊt xuÊt hiÖn cµng lín th× tõ m· dïng ®Ó m· ho¸ chóng cµng ng¾n.

179

Çc bíc m· Shannon - Fano: a) Bíc 1: S¾p xÕp çc symbol nguån víi x¸c suÊt xuÊt

hiÖn cña chóng theo thø tù gi¶m dÇn.

b) Bíc 2: Chia tËp ®· s¾p xÕp ®ã thµnh hai phÇn sao cho tæng x¸c suÊt xuÊt hiÖn cña çc symbol ë mçi phÇn xÊp xØ nhau.

c) Bíc 3: M· sö dông bit 0 ®Ó m· ho¸ cho çc symbol trong phÇn 1 vµ bit 1 m· ho¸ cho çc symbol trong phÇn 2.

d) Bíc 4: Quay trë l¹i bíc 2 vµ tiÕp tôc lµm cho tíi khi mçi phÇn chia chØ cßn l¹i 1 symbol.

VÝ dô: Ta cã mét ¶nh sè cã 8 symbol (S0 S1 S2.... S7) víi x¸c suÊt xuÊt hiÖn lÇn lît lµ (0,1; 0,19; 0,21; 0,3; 0,05; 0,07; 0,03). Çc symbol nµy ®îc s¾p xÕp theo thø tù x¸c suÊt gi¶m dÇn vµ ®îc chia, m· ho¸ theo h×nh 6.10

0,3 0,51 0,30,21 0,2100,190,10,070,050,050,03

0,491

0,290

0,21

001

0,190,10,12

0

0.08

01

0,070,050,050,031

0101

01100101110

0110111101111

S3

S2

S1

S0

S6S5

S4

S7

H×nh 6.10 VÝ dô m· Shannon - Fano

180

Ph¬ng ph¸p Shannon - Fano lµ ph¬ng ph¸p nÐn thµnh c«ng ®Çu tiªn víi ®é dµi trung b×nh cña tõ m· C l cã thÓ ®¹t ®îc trong kho¶ng H < Cl< H + l (Trong ®ã H lµ lîng entropy cña nguån tin).

3- M· Huffman

Còng theo lý thuyÕt th«ng tin cña Shannon, chóng ta biÕt r»ng víi mçi nguån tin ®îc ®a ra, tån t¹i mét çch m· ho¸ mµ cã thÓ m· ho¸ víi ®é dµi trung b×nh cña tõ m· gÇn víi lîng entropy cña nguån tin nh mong muèn. Víi ph¬ng ph¸p m· ho¸ Shannon - Fano ë trªn th× chóng ta ®· ®îc ®é dµi trung b×nh cña tõ m· giíi h¹n trªn bëi H + 1. Tuy nhiªn ®«i khi ph¬ng ph¸p m· ho¸ Shannon - Fano còng t¹o ra nh÷ng tõ m· cã ®é dµi h¬n m· symbol nguån cã thÓ cã vµ ®iÒu nµy dÉn tíi ®é dµi trung b×nh cña tõ m· t¨ng lªn. Vµo n¨m 1952 D.A. Huffman ®· ph¸t triÓn mét kü thuËt m· ho¸ míi mµ cã thÓ t¹o ra ®é dµi trung b×nh cña tõ m· ng¾n nhÊt ®èi víi tËp symbol nguån vµ kÕt hîp víi x¸c suÊt cña chóng.

M· Huffman thuéc lo¹i m· entropy hoÆc m· thèng kª. Ttëng chÝnh lµ dïng VLC (Variable Length Coding), sö dông Ýt bit ®Ó m· çc gi¸ trÞ hay x¶y ra (x¸c suÊt xuÊt hiÖn cao) vµ nhiÒu bit ®Ó m· çc gi¸ trÞ Ýt x¶y ra (x¸c suÊt xuÊt hiÖn thÊp). Tõ ®ã tèc ®é bit sÏ gi¶m mét çch ®¸ng kÓ.

181

§é dµi trung b×nh ng¾n nhÊt mµ ph¬ng ph¸p m· Huffman ®¹t ®îc cho tÊt c¶ çc symbol nguån chÝnh x¸c tíi luü thõa cña 1/2. Nãi tãm l¹i, nã cã thÓ cho ®é dµi trung b×nh cña tõ m· Huffman giíi h¹n trªn bëi

H + P + = H + P + 0,086.

Trong ®ã H lµ lîng entropy nguån, P lµ x¸c suÊt cña tÊt c¶ çc symbol nh nguån.

Çc bíc m· ho¸ Huffman:

a) Bíc 1: LiÖt kª çc x¸c suÊt cña çc symbol nguån, vµ t¹o ra çc tËp mót b»ng çch cho nh÷ng x¸c suÊt nµy thµnh çc nh¸nh cña c©y nhÞ ph©n.

b) Bíc 2: LÊy 2 nót víi x¸c suÊt nhá nhÊt tõ tËp nót vµ tr¹o ra 1 x¸c suÊt míi b»ng tæng x¸c suÊt cña x¸c suÊt ®ã.

c) Bíc 3: T¹o ra mät nót mÑ víi çc x¸c suÊt míi, vµ ®¸nh dÊu 1 cho nót con ë trªn vµ 0 cho nót con ë díi.

d) Bíc 4: T¹o tiÕp tËp nót b»ng çch thay thÕ 2 nót víi x¸c suÊt nhá nhÊt cho nót míi. NÕu tËp nót chØ chøa 1 nót th× kÕt thóc, ngîc l¹i th× ta quay l¹i bíc 2.

Tõ ®ã ta cã bé m· sÏ ®îc thiÕt lËp b»ng çch dïng mét tËp hîp data vµ ®¸nh gi¸ x¸c suÊt cña mçi sù kiÖn. Sù tèi u cã thÓ ®¹t ®îc b»ng çch thiÕt kÕ mét b¶ng m· riªng biÖt

182

cho mçi phÇn tö ®îc m· ho¸. Nhng ®iÒu nµy sÏ lµm t¨ng sè b¶ng m·.

Muèn lËp ®îc b¶ng m· cÇn tÝnh x¸c suÊt xuÊt hiÖn mçi phÇn tö ¶nh trong tËp m·. Dùa vµo ®ã x©y dùng mét c©y kh«ng c©n b»ng (tøc gåm mét sè nh¸nh kh«ng dµi b»ng nhau). Møc ®é kh«ng c©n b»ng cña c©y phô thuéc vµo x¸c suÊt xuÊt hiÖn cña çc phÇn tö. Mét c©y ®îc x©y dùng nh vËy gäi lµ c©y m· Huffman.

C©y m· Huffman lµ mét c©y nhÞ ph©n cã çc nh¸nh ®îc g¸n cho gi¸ trÞ 0 hoÆc 1. Gèc cña c©y ®îc gäi lµ nót mèc, cßn çc ®iÓm rÏ nh¸nh ®îc gäi lµ çc nót nh¸nh. §iÓm kÕt thóc cña mét nh¸nh ®îc gäi lµ nót l¸. Mçi nót l¸ ®îc g¸n t¬ng øng víi mét phÇn tö cÇn m· ho¸. H×nh 6.11 lµ vÝ dô vÒ mét c©y m· Hunffman ®îc x©y dùng cho mét chuçi d÷ liÖu cÇn ph¸t ®i aaaabbcd.

...

....

Nót nh¸nh (2)

Nót nh¸nh (4)

Nót gèc (8)

Nót l¸

Nót l¸

Nót l¸Nót l¸c (1)

b (2)

a (4)

1

1

1

d (1)

0

0

0

H×nh 6.11 C©y m· Huffman

183

Tõ mét nót nh¸nh, khi rÏ thµnh hai nh¸nh míi th× nh¸nh bªn tr¸i ®îc g¸n cho gi¸ trÞ 0 vµ nh¸nh bªn ph¶i ®îc g¸n cho gi¸ trÞ 1 (viÖc g¸n nµy cã thÓ lµm ngîc l¹i). Tõ m· cña mét symbol ®îc x¸c ®Þnh b»ng çch ®i tõ gèc ®Õn nót l¸ t¬ng øng víi symbol ®ã. Çc bit cña çc tõ m· ®îc tËp hîp tõ çc gi¸ trÞ t¬ng øng cña nh¸nh phai ®i qua.

Tõ m· t¬ngøng víi çc symbol a, b, c, d lÇn lît ®îc cho trong b¶ng 6.1. Theo b¶ng 6.1 ta thÊy ®Ó ph¸t ®i chuçi d÷ liÖu aaaabbcd chØcÇn:

4 x 1 + 2 x 2 + 1 x 3 + 1 x 3 = 14 bit

B¶ng 6.1 M· ho¸ víi ®é dµi tõ m· thay ®æi

PhÇn tö Sè lÇn xuÊt hiÖn

X¸c suÊt Tõ m· ChiÒu dµi tõ m·

a 4 0,5 1 1b 2 0,25 01 2c 1 0,125 001 3d 1 0,125 000 3

Hay sè bit trung b×nh/phÇn tö = 14/8 = 17,5 bit/phÇn tö.

§Ó thÊy ®îc hiÖu qu¶ cña m· Huffman, ta tÝnh sè lîng bit trung b×nh cÇn thiÕt ®Ó biÓu thÞ mçi phÇn tö ¶nh ®èi víi m· ho¸ nhÞ ph©n th«ng thêng, b¶ng 6.2. Theo b¶ng 6.2 sè lîng bit cÇn ph¸t ®i lµ 8 x2 = 16 bit, hay sè bit trung b×nh/phÇn tö = 16/8 = 2 bit.

184

B¶ng 6.2 M· ho¸ víi ®é dµi tõ m· cè ®Þnh

PhÇn tö Sè lÇn xuÊt hiÖn

X¸c suÊt Tõ m· ChiÒu dµi tõ m·

a 4 0,5 00 2b 2 0,25 01 2c 1 0,125 10 2d 1 0,125 11 2

Nh vËy, trong vÝ dô ®¬n gi¶n nµy, m· ho¸ víi ®é dµi tõ m· ho¸ thay ®æi tiÕt kiÖm ®îc: (1 - 1,75/2) x 100% = 12,5% dung lîng bit cÇn thiÕt ®Ó biÓu thÞ vµ truyÒn t¶i th«ng tin mµ kh«ng hÒ bÞ tæn hao.

Nãi chung, m· ho¸ Huffman ®¹t hiÖu suÊt thÊp khi x¸c suÊt xuÊt hiÖn çc phÇn tö gÇn nhau. Ngîc l¹i, nã ®¹t hiÖu suÊt cao khi x¸c suÊt xuÊt hiÖn çc phÇn tö chªnh lÖch nhau lín. Trªn thùc tÕ m· Huffman ®îc ph¸t triÓn trªn mét tËp ¶nh, nhng sau ®ã ®îc ¸p dông lªn çc ¶nh kh¸c, mçi ¶nh cã ph©n bè x¸c suÊt symbol riªng cña nã. Do ®ã, m· Huffman kh«ng cÇn thiÕt cho tèi u bÊt cø ¶nh ®Æc biÖt nµo. MÆc dï vËy m· Huffman lµ mét trong nh÷ng kü thuËt nÐn quan träng mµ chóng ta sÏ gÆp ë mét sè øng dông trong JPEG vµ çc chuÈn nÐn kh¸c.

a) VÝ dô vÒ ph¬ng ph¸p x©y dùng c©y m· Huffman

185

§Ó x©y dùng c©y m· Huffman, cÇn th«ng tin liªn quan ®Õn tÇn sè xuÊt hiÖn cña tõng phÇn tö. Ch¼ng h¹n vÝ dô trªn, chóng ta ®· xuÊt ph¸t tõ çc th«ng tin vÒ tÇn sè xuÊt hiÖn sau: a xuÊt hiÖn 4 lÇn, b xuÊt hiÖn 2 lÇn, c vµ d xuÊt hiÖn 1 lÇn.

Çc phÇn tö ®îc s¾p xÕp thµnh mét cét theo trËt tù gi¶m dÇn cña tÇn sè xuÊt hiÖn nh h×nh 6.12. Mçi phÇn tö sÏ ®îc g¸n mét nót l¸. TÇn sè xuÊt hiÖn cña ký tù ta gäi lµ träng lîng cña nót l¸ t¬ng øng. Hai nót l¸ ë cuèi danh s¸ch ta gäi lµ c(1) vµ d(1) hîp thµnh mét nót nh¸nh b»ng mét nh¸nh 0 vµ mét nh¸nh 1. Nót nh¸nh ®ã sÏ cã träng lîng b»ng tæng träng lîng cña hai nót l¸ thµnh phÇn (2). Mét cét míi ®îc t¹o ra gåm nót nh¸nh míi vµ çc nót l¸ cßn l¹i trong cét thø nhÊt còng ®îc s¾p xÕp theo trËt tù gi¶m dÇn cña träng lîng. Thñ tôc ®ã ®îc lÆp l¹i cho ®Õn khi chØ cßn mét nót chÝnh lµ nót gèc.

§Ó ®a ra tõ m· cña mét phÇn tö, chóng ta xuÊt ph¸t tõ nót l¸ t¬ng øng víi phÇn tö ®ã vµ ®i ngîc lªn theo çc nh¸nh ®Ó ®Õn ®îc nót gèc. Khi ®i qua mét nh¸nh cÇn tÝch luü l¹i gi¸ trÞ cña nh¸nh ®ã (0 hoÆc 1). §¶o ngîc trËt tù cña çc bit tÝch luü ®îc chÝnh lµ tõ m· cÇn t×m. Ch¼ng h¹n víi phÇn tö a, tõ nót l¸ ®Õn nót gèc chØ ®i qua mét nh¸nh 1, do ®ã tõ m· cña nã lµ 1. §èi víi phÇn tö c, tõ nót l¸ ®Õn gèc ph¶i ®i qua ba nh¸nh: nh¸nh 1, nh¸nh 0 vµ nh¸nh 0, do ®ã tõ m· cña nã sÏ lµ 001.

. .... ..

Nót gèc (8)

(2)c (1)

b (2)

a (4)

1

1

1

d (1)

0

H×nh 6.12 Thñ tôc x©y dùng c©y m· Huffman

.b (2)

0

0a (4) a (4). .

(4)

186

b) Gi¶i m· theo c©y m· Huffman

Bëi v× çc tõ m· cã ®é dµi kh¸c nhau, cho nªn bªn thu ph¶i gi¶i m· luång bit nhËn ®îc tõng bit mét. Çc tõ m· Huffman cã mét tÝnh chÊt gäi lµ tÝnh "prefix", nghÜa lµ kh«ng cã mét tõ m· ng¾n h¬n nµo trung víi phÇn ®Çu cña mét tõ m· dµi h¬n. Ch¼ng h¹n, ë vÝ dô trªn, a cã tõ m· lµ 1 vµ çc tõ m· cña b, c, d kh«ng cã tõ m· nµo b¾t ®Çu b»ng 1.Nhê vµo tÝnh chÊt prefix, viÖc gi¶i m· ë bªn thu trë nªn ®¬n gi¶n, lµ xuÊt ph¸t tõ nót gèc vµ lÇn lît ®i theo çc nh¸nh t-¬ng øng víi bit nhËn ®îc cho ®Õn khi ®Õn ®îc mét nót l¸ (nghÜa lµ ®· nhËn ®îc ®ñ mét tõ m· hîp lÖ). Gi¶ sö, víi c©y m· trªn mµ luång bit nhËn ®îc lµ: 1000001011001 th× nã sÏ ®îc gi¶i m· nh trªn h×nh 6.13

6.6 - nÐn trong ¶nh

1- Nguyªn lý nÐn trong ¶nh

NÐn trong ¶nh lµ lo¹i nÐn nh»m gi¶m bít th«ng tin d thõa trong miÒn kh«ng gian. NÐn trong ¶nh sö dông c¶ hai qu¸ tr×nh cã tæn hao vµ kh«ng tæn hao ®Ó gi¶m bít d÷ liÖu trong mét ¶nh. Qu¸ tr×nh nµy kh«ng sö dông th«ng tin cña ¶nh tríc vµ sau ¶nh ®ang xÐt.

1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1a d c b a c

Thêi gian

H×nh 6.13 VÝ dô gi¶i m· theo c©y m· Huffman

187

ThuËt ng÷ "¶nh" ë ®©y cÇn hiÖu mét c¸ch chÝnh x¸c, bëi l÷ trong kü thuËt nÐn ¶nh cho phÐp sö dông ho¹c mµnh (field) hoÆc ¶nh (frame) nh mét ¶nh gèc. NÕu kü thuËt nÐn dïng mµnh th× nÐn trong ¶nh sÏ t¹o ra hai ¶nh trong mçi ¶nh. V× vËy, khi bµn vÒ nÐn thuËt ng÷ "¶nh" kh«ng lu«n lu«n ®ång nghÜa víi thuËt ng÷ ¶nh trong lÜnh vùc truyÒn h×nh. H×nh 6.14 lµ s¬ ®å nguyªn lý qu¸ tr×nh nÐn trong ¶nh.

Trong s¬ ®å nguyªn lý ta thÊy sö dông ph¬ng ph¸p biÕn ®æi DCT. Ph¬ng ph¸p chuyÓn ®æi tèi u cho m· chuyÓn vÞ lµ ph¬ng ph¸p mµ ®¹t ®îc b×nh ph¬ng cña lçi trong qu¸ tr×nh x©y dùng l¹i ¶nh víi mét sè bit ®· cho lµ nhá nhÊt. Ng-êi ta ®· nghiªn cøu vµ thÊy r»ng ph¬ng ph¸p chuyÓn ®æi tèi u lµ chuyÓn ®æi KL (Karhunen - Loeve), chuyÓn ®æi nµy th«ng qua mét ma trËn chuyÓn ®æi lµm gi¶m trËt tù t-¬ng quan cña mét qu¸ tr×nh xö lý ngÉu nhiªn liªn tiÕp díi d¹ng ®êng chÐo. Nhng khi sö dông ph¬ng ph¸p chuyÓn ®æi KL sÏ gÆp vÊn ®Ò lµ chuyÓn ®æi KL kh«ng cã mét thuËt to¸n biÕn ®æi nhanh tæng qu¸t, hay nãi c¸ch kh¸c lµ

Nguån ¶nh

TiÒn xö lý

DCTthuËt

L îng tö

ho¶

M· ho¸ entro

py

M¹chtrén

KhuyÕch®¹i

®Öm

TÝn hiÖu ¶nh nÐn

B¶ng l îng tö§iÒu khiÓn tèc ®é

bit

H×nh 6.14 NÐn trong ¶nh (intra Frame Compression)

188

nã kh«ng th«ng dông cho tÊt c¶ çc øng dông cña viÖc nÐn ¶nh sè.

Do ph¬ng ph¸p chuyÓn ®æi tèi u kh«ng th«ng dung, ngêi ta ®· nghiªn cøu vµ ®a ra ph¬ng ph¸p chuyÓn ®æi gÇn tèi u ®Ó thay thÕ. Nh÷ng ph¬ng ph¸p chuyÓn ®æi nh vËy ®· ®îc sö dông cho viÖc nÐn ¶nh sè, nhng ph¬ng ph¸p th«ng dông nhÊt lµ biÕn ®æi DCT (Discrete Cosine Transfrom). BiÕn ®æi DCT ®· ®îc ®a vµo n¨m 1974 vµ tõ ®ã tíi nay ®· cã rÊt nhiÒu thuËt to¸n biÕn ®æi nhanh cho viÖc tÝnh to¸n DCT vµ ta sÏ xem xÐt díi ®©y.

2- TiÒn xö lý

Tríc khi thùc hiÖn biÕn ®æi DCT, c¶ ¶nh ®îc chia thµnh çc khèi lín riªng biÖt kh«ng chång nhau (MB - Macro Block). Mçi MB bao gåm 4 block çc mÉu tÝn hiÖu chãi (UY) vµ 2; 4 hoÆc 8 block çc mÉu tÝn hiÖu hiÖu sè mµu (CR, CB), h×nh 6.15. Sè çc block cña tÝn hiÖu hiÖu mµu phô thuéc vµo tiªu chuÈn cña tÝn hiÖu video. TÊt c¶ çc block cã cïng kÝch thíc vµ mçi block lµ mét ma trËn ®iÓm ¶nh 8 x8 ®îc lÊy tõ mét ¶nh mµn h×nh theo chiÒu tõ tr¸i sang ph¶i, tõ trªn xuèng díi. KÝch thíc block lµ 8 x 8 ®îc chän bëi hai lý do sau:

0 12 3

4 5 0 12 3

0 12 3

46

57

4 86 10

5 97 11a) 4: 2 : 0 (4:

1 : 1)b) 4: 2 : 2 c) 4: 4 : 4

H×nh 6.15 CÊu t¹o cña Macro Block 189

a) Thø nhÊt, lµ viÖc nghiªn cøu ®· chØ ra r»ng hµm hiÖp ph¬ng sai (Covariance) suy gi¶m rÊt nhanh khi kho¶ng çch tõ pixel mµ ë ®ã hµm hiÖp ph¬ng sai ®îc ®Þnh nghÜa vît qu¸ 8. ChÝnh v× vËy mµ ph¬ng ph¸p nÐn sö dông lo¹i bá çc th«ng tin d thõa vÒ kh«ng gian kh«ng cÇn quan t©m tíi çc khèi pixel cã kÝch thíc lín h¬n 8 x 8.

b) Thø hai, lµ sù tiÖn lîi cho viÖc tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ m¹ch cøng. Nãi chung, c¶ møc nÐn lÉn ®é phøc t¹p vÒ tÝnh to¸n sÏ t¨ng nÕu kÝch thíc block t¨ng.VÝ dô vÒ viÖc chia thµnh çc block cña h×nh ¶nh ®èi víi hÖ PAL. PhÇn tÝch cùc cña tÝn hiÖu video víi ®é ph©n gi¶i 576 x 720 sÏ ®îc chia lµm 72 x 90 block. Vµ nh vËy sÏ cã 36 x 45 MB nÕu tiªu chuÈn lÊy mÉu lµ 4: 2: 0 hoÆc 4: 1 : 1.

H×nh 6.16 CÊu tróc çc block tÝn hiÖu chãi (quÐt liªn tôc)

H×nh 6.17 CÊu tróc çc block tÝn hiÖu chãi (quÐt xen kÏ)

190

CÊu tróc cña MB còng phô thuéc vµo lo¹i quÐt ¶nh. NÕu quÐt liªn tôc th× çc block bao gåm çc mÉu tõ çc dßng liªn tôc (lóc nµy lµ nÐn theo ¶nh - frame), h×nh 6.16. Ngîc l¹i, trong trêng hîp quÐt xen kÏ, trong mét block chØ cã çc mÉu cña mét nöa ¶nh (nÐn theo m×nh - fied), h×nh 6.17.

Tãm l¹i viÖc chia h×nh ¶nh thµnh çc ¶nh con (block MB) sÏ thùc sù cã ý nghÜa cho bíc chuyÓn vÞ tiÕp theo.

3- Lîng tö ho¸ khèi DCT

Qu¸ tr×nh lîng tö ho¸ khèi DCT ®ãng vai trß quan träng trong thiÕt kÕ hÖ thèng nÐn video v× nã ¶nh hëng trùc tiÕp ®Õn viÖc cho l¹i chÊt lîng ¶nh kh«i phôc tèt hay xÊu. Çc m· biÕn ®æi sao cho chÊt lîng h×nh ¶nh do m¾t ngêi c¶m nhËn tèt, phô thuéc vµo çc thµnh phÇn tÇn sè vµ sù biÕn ®æi chi tiÕt ¶nh tõng vïng trong miÒn kh«ng gian. Ph¬ng ph¸p lîng tö ho¸ thÝch nghi sö dông çc träng sè lîng tö thu ®îc, ®îc x¸c ®Þnh b»ng ba yÕu tè bao gåm: Çc träng sè tÇn sè, çc tham sè chuyÓn ®éng cã thÓ nhËn biÕt vµ çc tham sè tr¹ng th¸i ®Öm (h×nh 6.18)

191

Chøc n¨ng c¬ b¶n cña bé lîng tö ho¸ lµ thùc hiÖn chia mçi hÖ sè DCT cho mét sè lín h¬n 1 ®Ó t¹o ra çc sè cã gi¸ trÞ 0 hoÆc gÇn b»ng 0 sao cho cã thÓ ®îc lµm trßn bá qua trong qu¸ tr×nh m· ho¸ tiÕp theo. Çc hÖ sè cã n¨ng lîng thÊp, ®Æc trng cho sù biÕn ®æi Ýt gi÷a çc ®iÓm ¶nh cã

H×nh 6.18 Qu¸ tr×nh nÐn ¶nh b»ng ph ¬ng ph¸p DCT

98 92 95 80 75 82 68 5097 91 94 79 74 81 67 4995 89 92 77 72 79 65 4793 87 90 75 70 77 63 4591 85 88 73 68 75 31 4389 83 86 71 66 73 59 41

87 81 84 69 64 71 57 3985 79 82 67 62 69 55 37

Khèi 8 x 8 çc ®iÓm chãi 591 106 -18 28 - 34

14 18 3

35 0 0 0 0 0 0 0-1 0 0 0 0 0 0 03 0 0 0 0 0 0 0-1 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0-1 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

Çc hÖ sè biÕn ®æi DCT 40 10 - 2 2 -1

0 0 0

3 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0

Khèi DCT ® îc l îng tö 25

0. 10

0. 3

2. 2

0. 2

7. -1

EOB

1110 11001

1011 1010 01 11

11111000 01

01 01

11111001 0

101 0

DCT L îng tö ho¸

QuÐt zic - z¾c

RLC VLC Bé ®Öm

B¶ng Huffman

B¶ng träng sè

M· DPCMhÖ sè

DC

HÖ sè cÇn

b»ng

X¸c ®Þnh

khèi §iÒu khiÓn ®Öm

YCRCB

§Þnh d¹ng khèi vµ cÊu tróc

khèi

Ph©n líp n¨ng l îng khèi

Lùa chän tèc ®é dßng bit

ra

Dßng tÝn hiÖu

nÐn

192

thÓ lo¹i bá mµ kh«ng g©y ¶nh hëng ®Õn sù c¶m thô chÊt l-îng ¶nh t¸i t¹o l¹i mÆt ngêi.

Lîng tö ho¸ lµ qu¸ tr×nh lµm mÊt th«ng tin vµ t¹o ra çc hiÖu øng gi¶. Nh»m ®¹t ®îc mét hÖ thèng nÐn kh«ng ¶nh hëng nhiÒu ®Õn chÊt lîng ¶nh, rÊt nhiÒu çc yÕu tè sÏ cÇn ®îc tÝnh ®Õn trong mét thiÕt kÕ, phô thuéc vµo çc øng dông, tÝnh hiÖu qu¶, ®é phøc t¹p vµ gi¸ thµnh v.v....

YÕu tè ®Çu tiªn tÝnh ®Õn ®Æc tÝnh c¶m thô cña m¾t ngêi ®îc tæng qu¸t trong mét b¶ng (ch¼ng h¹n nh b¶ng çc khèi DCT cho tÝn hiÖu Y vµ CR, CB dïng trong chuÈn nÐn JPEG). Thµnh phÇn C vµ çc thµnh phÇn tÇn sè thÊp lµ çc th«ng sè cã ý nghÜa nhÊt cña khèi ®iÓm ¶nh ban ®Çu. HÖ sè DC sÏ ®îc lîng tö víi ®é chÝnh x¸c 12 bit nh»m tr¸nh çc nhiÔu xuÊt hiÖn gi÷a çc khèi ®iÓm ¶nh. Trong khi çc hÖ sè t¬ng øng víi thµnh phÇn tÇn sè cao chØ ®îc lîng tö víi ®é chÝnh x¸c 2 bit - do kh¶ n¨ng c¶m nhËn cña m¾t ngêi gi¶m ë tÇn sè cao. Theo ®ã, çc hÖ sè chia trong b¶ng lîng tö cã gi¸ trÞ nhá ®èi víi hÖ sè DC vµ çc thµnh phÇn tÇn sè thÊp; gi¸ trÞ cao h¬n cho çc hÖ sè t¬ng øng thµnh phÇn tÇn sè cao.

Trong h×nh 6.18 hÖ sè b¶ng lëng tö ho¸ thuËn ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc:

193

Fq (u,v) = = gi¸ trÝ nguyªn gÇn nhÊt

(6.9)

Trong h×nh 6.19 gi¸ trÞ khèi x¸c ®Þnh cho phÐp çc gi¸ trÞ tÝn hiÖu chãi vµ tÝn hiÖu mµu ®îc lîng tö kh¸c nhau. NhiÔu lîng tö ®èi víi tÝn hiÖu mµu khã nh×n thÊy h¬n ®èi víi tÝn hiÖu chãi, cho nªn cã thÓ thùc hiÖn lîng tö ho¸ th« tÝn hiÖu mµu.

B¶ng lîng tö ®îc ®a vµo bé lîng tö víi çc gi¸ trÞ träng sè phô thuéc vµo vÞ trÝ hÖ sè trong khèi DCT.

H×nh 6.19 Çc b¶ng l îng tö cho tÝn hiÖu chãi vµ tÝn hiÖu mµu theo chuÈn JPEG

17 18 24 47 99 99 99 9918 21 26 66 99 99 99 9924 26 66 99 99 99 99 9947 66 99 99 99 99 99 9999 99 99 99 99 99 99 9999 99 99 99 99 99 99 9999 99 99 99 99 99 99 9999 99 99 99 99 99 99 99

7

70

k

B¶ng träng sè (theo chuÈn JPEG cho mÉu tÝn hiÖu chãi )

i16 11 10 16 24 40 51 6112 12 14 19 26 58 60 5514 13 16 24 40 57 69 5614 17 22 29 51 87 80 6218 22 37 56 68 109 103 7724 35 55 64 81 104 113 9249 64 78 87 103 121 120 10172 92 95 98 112 100 103 99

7

70

k

B¶ng träng sè (theo chuÈn JPEG cho mÉu tÝn hiÖu mµu)

j

194

Çc ¶nh cµng chi tiÕt th× hÖ sè thµnh phÇn tÇn sè cao cµng lín, vµ cã thÓ dÉn ®Õn trµn bé ®Öm nÕu çc hÖ sè trong b¶ng lîng tö t¬ng øng qu¸ thÊp. Mét th«ng tin håi tiÕp vÒ tr¹ng th¸i bé ®Öm cho phÐp ®iÒu khiÓn mét hÖ sè cÇn b»ng qua ®ã tèi u tr¹ng th¸i cña bé ®Öm. HÖ sè c©n b»ng nµy chØ ®a vµo çc thµnh phÇn AC mµ th«i. HÖ sè c©n b»ng lµ mét h»ng sè trong mét cÊu tróc khèi c¬ b¶n chøa ®ùng hai khèi mµu vµ mét sè thay ®æi çc khèi phô thuéc vµo cÊu tróc lÊy mÉu cña ¶nh ban ®Çu.

Víi mét cÊu tróc khèi gåm 4 khèi ®iÓm chãi, çc chi tiÕt ¶nh cã thÓ ®îc tËp trung n¨ng lîng cao vµo mét trong 4 khèi, sÏ t¹o ra lîng tö ho¸ th« còng nh xuÊt hiÖn lçi lîng tö lín vµ çc hiÖn tîng nhiÔu kh«ng mong muèn trong çc khèi cßn l¹i. §Ó tr¸nh hiÖn tîng nµy, n¨ng lîng chøa trong khèi cã thÓ ®îc ®¸nh gi¸ b»ng çch xem xÐt hÖ sè AC cã ý nghÜa trong tÊt c¶ çc khèi vµ chia thµnh çc møc ®iÒu khiÓn bé lîng tö.

4- M· ho¸ entropy

Lîng tö ho¸ biÓu diÔn rêi r¹c d÷ liÖu ®îc truyÒn. G¸n tõ m· lµ lÊy nh÷ng gi¸ trÞ lîng tö ho¸ vµ t¹o ra mét luång bit truyÒn. ThËt ra lîng tö ho¸ vµ g¸n tõ m· cã sù t¬ng quan gÇn gòi vµ kh«ng cÇn t¸ch biÖt râ rµng.

Nãi mét çch kh¸c, liªn kÕt tèi u cña lîng tö ho¸ vµ g¸n tõ m· lµ xö lý cã ®é phi tuyÕn cao. Mét bé lîng tö ho¸ tuyÕn tÝnh víi mét bíc nh¶y thÝch hîp ®îc chän riªng cho mçi phÇn tö ®îc m· ho¸, tiÕp theo lµ mét bé m· ho¸ entropy phï hîp cã thÓ cho kÕt qu¶ gÇn tèi u.

195

Gi¸ trÞ çc lîng tö ho¸ cã thÓ chØ biÓu diÔn nhê çc tõ m· cã ®é dµi cè ®Þnh hay ®ång ®Òu, tøc lµ çc gi¸ trÞ lîng tö ho¸ biÓu diÔn b»ng cïng mét sè bit. Tuy nhiªn hiÖu qu¶ cña viÖc m· ho¸ kh«ng cao. §Ó c¶i tiÕn hiÖu qu¶ ngêi ta dïng m· ho¸ entropy. M· ho¸ entropy dïng nh÷ng ®Æc tÝnh thèng kª cña tÝn hiÖu ®îc m· ho¸. Mét tÝn hiÖu, ë ®©y lµ gi¸ trÞ pixel hoÆc çc hÖ sè chuyÓn vÞ, cã chøa mét lîng th«ng tin (entropy) tuú theo nh÷ng x¸c suÊt cña nh÷ng gi¸ trÞ hay sù kiÖn kh¸c nhau xuÊt hiÖn. VÝ dô nh÷ng tõ m· nµo Ýt x¶y ra h¬n sÏ cã nhiÒu th«ng tin h¬n tõ m· hay x¶y ra.

Khi dïng m· ho¸ entropy cã hai vÊn ®Ò ®Æt ra: Thø nhÊt, m· ho¸ entropy lµm t¨ng ®é phøc t¹p vµ yªu cÇu bé nhí h¬n so víi m· ®é dµi cè ®Þnh. Thø hai, m· ho¸ entropy g¾n liÒn víi tÝnh kh«ng æn ®Þnh cña tÝn hiÖu video sÏ lµm tèc ®é bit thay ®æi theo thêi gian. Do ®ã, cÇn mét c¬ cÊu ®iÒu khiÓn bé ®Öm khi m· ho¸ nguån tèc ®é bit biÕn ®æi ®îc ghÐp víi kªnh tèc ®é bit h»ng.

Bé m· ho¸ entropy ®îc thùc hiÖn cho ®é d thõa thèng kª cè h÷u trong çc phÇn tö ®îc m· ho¸ ®Ó truyÒn. Sù d thõa chÝnh lµ ph©n bè x¸c suÊt kh«ng ®ång ®Òu trªn gi¸ trÞ cña mçi phÇn tö. Ph©n bè x¸c suÊt cµng lÖch l¹c khái ph©n ph©n bè ®Òu th× hiÖu suÊt cµng t¨ng nhê m· ho¸ entropy. M· Huffman lµ mét trong nh÷ng s¬ ®å ®îc sö dông phæ biÕn. Ngoµi ra trong m· ho¸ entropy cßn sö dông m· RLC (Run Length Code) sÏ cho hiÖu suÊt nÐn rÊt cao.

§Ó m· ho¸ entropy çc hÖ sè ®îc lîng tö ho¸ C'(u, v), tr-íc hÕt cÇn biÕn ®æi m¶ng hai chiÒu cña çc hÖ sè C'(u, v) thµnh chuèi sè mét chiÒu b»ng çch quÐt zig - zag.

H×nh 6.20 QuÐt zig -zag çc hÖ sè l îng tö ho¸ DCT

196

Lóc ®Çu, chuçi sÏ lµ çc hÖ sè kh¸c 0, sau ®ã sÏ lµ mét chuçi çc sè 0 liªn tiÕp. Viªc xö lý 64 hÖ sã cña khèi 8 x 8 pixel b»ng çch quÐt zig -zag (h×nh 6.20) lµm t¨ng tèi ®a chuçi çc gi¸ trÞ 0 vµ do vËy lµm t¨ng hiÖu qu¶ nÐn khi dïng RLC.

Kü thuËt RLC ®îc dïng cho çc hÖ sè lîng tö ho¸ tèt h¬n lµ dïng trùc tiÕp cho sè liÖu ¶nh. Trong qu¸ tr×nh quÐt zig - zag ë trªn, RLC sÏ ®îc thùc thi. Cô thÓ ë ®©y, RLC thùc chÊt lµ viÖc thay thÔ çc hÖ sè cã gi¸ trÞ 0 b»ng sè lîng çc ch÷ sè 0 xuÊt hiÖn.

Ta lÊy mét vÝ dô vÒ RLC, h×nh 6.21. Trong vÝ dô nµy, chuçi mét chiÒu çc hÖ sè DCT sau khi quÐt zig - zag víi çc gi¸ trÞ gièng nhau sÏ ®îc gom l¹i víi nhau b»ng RLC. Lóc nµy, chuçi mét chiÒu cã çc ®o¹n chuçi dµi cã dïng gi¸ trÞ lµ cacsymbol cã d¹ng: < chiÒu dµi chuçi 0, gi¸ trÞ>.

197

ë ®©y gi¸ trÞ 10 kh«ng cã gi¸ trÞ 0 nµo tríc ®ã ®îc biÓu diÔn b»ng <0, 10>: Gi¸ trÞ - 2 cã hai gi¸ trÞ 0 ®øng tríc ®îc biÓu diÔn b»ng <2, -2> v.v.... Riªng mét dÊu ®Æc biÖt lµ End of Block (EOB) ®îc dïng ®Ó ®¸nh dÊu vÞ trÝ b¾t ®Çu cña chuçi çc sè 0 liªn tiÕp.

Trong vÝ dô nµy, ta cã mét chuçi 49 tõ m· víi gÝa trÞ 0. Nh vËy chØ xÐt riªng + 49 tõ m· gi¸ trÞ 0 ®îc nÐn xuèng chØ cßn 3 tõ m·. §iÒu nµy chøng tá hiÖu suÊt nÐn rÊt cao cña tõ m· RLC. TÊt nhiªn ®©y lµ qu¸ tr×nh nÐn kh«ng tæn hao.

Çc tõ m· víi ®é dµi thay ®æi RLC cã tÇn suÊt xuÊt hiÖn cao sau ®ã ®îc m· ho¸b»ng çc m· ng¾n, vµ çc tõ m· RLC cã tÇn xuÊt xuÊt hiÖn thÊp t¬ng øng ®îc m· ho¸ b»ng çc tõ m· dµi. Qu¸ tr×nh nµy ®îc gäi lµ qu¸ tr×nh m· ho¸ víi ®é dµi tõ m· thay ®æi (VLC).

B¶ng 6-5 minh ho¹ çc ph©n nhãm çc hÖ sè AC, vµ b¶ng 6-6 lµ mét vÝ dô vÒ b¶ng m· Huffman t¬ng øng cho çc nhãm nµy. Tõ m· ng¾n b¸o hiÖu kÕt thóc khèi (EOB) cho biÕt tÊt c¶ çc hÖ sè cßn l¹i trong khèi mang gi¸ trÞ 0.

198

Tµi liÖu tham kh¶oTIẾNG VIỆT1. NguyÔn Kim S¸ch(2001), TruyÒn h×nh sè vµ multimedia, NXB Khoa häc kü thuËt2. Ng« Th¸I TrÞ (2005), DVB-T vµ øng dông trong truyÒn h×nh

sè mÆt ®Êt, NXB Bu ®iÖn.3. V÷ §øc Lý, §ç Hoµng TiÕn , Nguyªn lý truyÒn h×nh, NXB

Khoa häc kü thuËt.

TIẾNG ANH

4. ATSC (1999), Modulation and Coding Requirements for Digital TV (DTV) Application Over satellite, ATSC document A/80.

5. DVB (1997), Framing structure, channel coding and modulation for 12/12 GHz satelleta services, DVB - EN 300 421

6. DVB (1999), Framing structure, channel coding and modulation for Digital Satellite News Gathering (DSNG) and other contribution applications by satellite, DVB, EN 301 210.

7. Maral G.,Bousquet M. (1993), Satellite Communications System, John Wiley & Sons Ltd, England

8. Michael Robin, Michel Poulin (1998), Digital Television Fundamentals, Mc Graw Hill

10. ITU-T Reports S series11. ITU-T Reports P series

199

12. Stephen G. Wilson (1996), Digital Modulation and coding, Department of Electrical engineering university of Virginia.

13. Websites of ITU, DVB, Satellite Companies.

200

ch¬ng iect.ictu.edu.vn/attachments/article/215/ky thuat truyen... · web viewcïng trong thêi...

Documents