BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRẦN PHI HÙNG

TRẦN PHI HÙNG

KỸ THUẬT TRUYỀN THƠNG

TRUYỀN HÌNH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO
VÀ ỨNG DỤNG TẠI CÔNG TY SCTV
HIGH DEFINITION TELEVISION IN SCTV

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT – TRUYỀN THƠNG

KHỐ 2012B
Hà Nội – Năm 2014


Trần Phi Hùng – CB121168

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRẦN PHI HÙNG

TRUYỀN HÌNH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO
VÀ ỨNG DỤNG TẠI CÔNG TY SCTV
HIGH DEFINITION TELEVISION IN SCTV

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
TS NGUYỄN ĐỨC MINH

Hà Nội – Năm 2014


Trần Phi Hùng – CB121168

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lâp – Tự do – Hạnh phúc
BẢN NHẬN XÉT LUẬN VĂN THẠC SĨ
-

Đề tài: Truyền hình độ phân giải cao và ứng dụng tại công ty SCTV –
High Definition Television in SCTV

-

Tác giả: Trần Phi Hùng, Viện đào tạo sau đại học – Đại học Bách Khoa Hà Nội

-

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Truyền Thông

-

Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Đức Minh


-

Đơn vị: Viện đào tạo sau đại học – Đại học Bách Khoa Hà Nội
Nhận xét:
1. Tổng quan chung: ...................................................................................
.....................................................................................................................
2. Ưu điểm, nhược điểm của luận văn về nội dung, hình thức; thái độ,
trách nhiệm của tác giả trong q trình thực hiện luận văn.
.....................................................................................................................
3. Kết luận:
.....................................................................................................................

Tơi đồng ý (không đồng ý) để tác giả ………… được bảo vệ luận văn
trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ.
Hà Nội, ngày….tháng….năm 2014
Ngƣời nhận xét
(Ký tên và ghi rõ họ và tên người hướng dẫn)

Xác nhận của cơ quan ngƣời nhận xét
(dùng cho người nhận xét ngoài trường ĐHBKHN)


Trần Phi Hùng – CB121168

LỜI NÓI ĐẦU
Từ những ngày đầu phát triển cho đến nay, khoa học kỹ thuật đã giải quyết
được hầu hết tất cả vấn đề trong lĩnh vực truyền hình. Từ việc truyền dẫn, phạm vi
phủ sóng, số lượng kênh, chất lượng hình ảnh - âm thanh khơng ngừng được nâng
cao. Theo đó, hàng loạt các chỉ tiêu mới được đề ra ngày càng nhiều: Nội dung phải
―sống động từng giây‖, chất lượng phải HD, nghe hay hơn – hình ảnh rõ hơn,

truyền hình thời đại mới phải là truyền hình tương tác, kết nối tầm nhìn v.v..
Bên cạnh những tiến bộ, đột phá đó thì trong lĩnh vực truyền thơng nói
chung, hay truyền hình nói riêng vẫn tồn tại một mâu thuẫn được xem là mâu thuẫn
cơ bản nhất của ngành truyền thơng. Đó là mâu thuẫn giữa lợi ích kinh tế và lợi ích
tuyên truyền. Đây cũng là một vấn đề sống còn với ngành truyền hình. Vì truyền
hình là một bộ phận của truyền thơng nên bắt buộc phải có định hướng tun truyền
đúng đắn, phù hợp với pháp luật và đời sống văn hóa dân tộc. Nhưng nếu chỉ chú
trọng đến tuyên truyền thì sẽ khơng hấp dẫn được khách hàng, dẫn đến rating khơng
cao và lợi ích kinh tế thấp thì cũng không đạt được yêu cầu tuyên truyền. Ngược lại
nếu ta đặt lợi ích kinh tế lên cao hơn lợi ích tun truyền thì chắc chắn sẽ khơng tồn
tại và phát triển được. Để đáp ứng tất cả các yêu cầu trên và thực hiện đúng theo
phê duyệt Đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình tương tự mặt đất đến năm
2020 của thủ tướng Chính phủ, Cơng ty truyền hình cáp SCTV từ q III năm 2013
đã chính thức chuyển đổi và phối ghép hệ thống truyền dẫn – phát sóng cũ vào hệ
thống mới, về tổng thể được gọi là MCR (Master Control Real time – kiểm soát
tổng thể thời gian thực). MCR là hệ thống trung tâm và vẫn đang trong giai đoạn
hồn thiện, chuẩn hóa từ phía nhà cung cấp theo yêu cầu thực tế sử dụng tại SCTV.
Đây cũng là lý do em chọn đề tài này: ―Truyền hình độ phân giải cao và ứng dụng
tại công ty SCTV – High Definition Television in SCTV‖.

1


Trần Phi Hùng – CB121168

MỤC LỤC
TRANG
LỜI NÓI ĐẦU ......................................................................................................................... 1
MỤC LỤC ................................................................................................................................ 2
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................................... 5

CHƢƠNG 1: TRUYỀN HÌNH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO HDTV
(HIGH-DEFINITION TELEVISION) .............................................................................. 6
1.1 Giới thiệu về HDTV .............................................................................................. 6
1.2 Tỷ lệ ảnh: ................................................................................................................ 7
1.2.1. Ảnh và tỷ lệ ảnh: ..................................................................................................... 7
1.2.2. Giới thiệu mảng pixel. ............................................................................................ 8
1.3 Các định dạng ảnh của HDTV: ............................................................................ 8
1.3.1. So sánh tỉ số màn ảnh: ........................................................................................... 9
1.3.2. Quét trong HDTV:................................................................................................ 10
1.4 Biến đổi định dạng video: ................................................................................... 12
1.4.1. Định dạng qt:.................................................................................................... 12
1.4.2 Biến đổi tỉ lệ khn hình ....................................................................................... 13
1.5 Nhận xét ................................................................................................................ 16

CHƢƠNG 2: TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU HDTV.......................................................... 19
2.1 Những yêu cầu cơ bản cho tiêu chuẩn HDTV ở Studio ................................... 19
2.1.1 Hệ thống HDTV lý tưởng: ..................................................................................... 19
2.1.2 Tần số mành và tần số ảnh .................................................................................... 20
2.1.3 Quét xen kẽ hay liên tục ........................................................................................ 20
2.1.4 Tương hợp với hệ truyền hình số 4:2:2 ................................................................. 21
2.2 Truyền và phát sóng các tín hiệu HDTV........................................................... 21
2.2.1 Truyền và phát sóng tín hiệu HDTV qua vệ tinh................................................... 21
2.2.2 Kỹ thuật „siêu lấy mẫu‟ SNS.................................................................................. 22
2.2.3 Các hệ thống số hoàn thiện DATV (hệ MUSE)..................................................... 23
2.2.4 Hệ HD- MAC......................................................................................................... 23
2.2.5 Truyền dẫn tín hiệu HDTV bằng cáp quang ......................................................... 24

2



Trần Phi Hùng – CB121168

2.3 Các thông số cơ bản của HDTV ......................................................................... 24
2.3.1 Phương pháp hiển thị và xen hình: ....................................................................... 25
2.3.2 Các thơng số cơ bản của HDTV ở STUDIO ......................................................... 25
2.3.3 Chiến lược phát triển HDTV: ............................................................................... 27
CHƢƠNG 3: CÁC CHUẨN HDTV ................................................................................. 31
3.1 Hệ thống HDTV 1250/50/2: 1 (Châu Âu) .......................................................... 31
3.1.1 Mã độ chói cố định ................................................................................................ 32
3.1.2 Nâng cao biên độ ở tần số cao (preemphasis) ...................................................... 33
3.1.3 Lựa chọn các màu sơ cấp ...................................................................................... 33
3.2 Máy thu tín hiệu HDTV ...................................................................................... 34
3.2.1 Máy thu tín hiệu MUSE ........................................................................................ 34
3.2.2 Máy thu tín hiệu HDMAC ..................................................................................... 35
3.3 Generator đồng bộ............................................................................................... 41
3.3.1 Nguyên lý hoạt động của generator ...................................................................... 41
3.3.2 Phần số của generator .......................................................................................... 43
3.3.3 Phần tương tự của generator ................................................................................ 44
3.4 HDTV có băng tần rộng (W-HDTV) ................................................................. 44
3.4.1 Hệ thống W-HDTV số ........................................................................................... 44
3.4.2 Truyền phát sóng tín hiệu W-HDTV ..................................................................... 45

CHƢƠNG 4: THIẾT BỊ BIÊN TẠP NỘI DUNG HDTV TẠI CÔNG TY
TRUYỀN HÌNH CÁP SCTV ...................................................................................... 47
4.1 Giới thiệu chung về hệ thống phát HDTV ........................................................ 47
4.2 I-Delay .................................................................................................................. 48
4.2.1 Giới thiệu công dụng của thiết bị .......................................................................... 48
4.2.2 Các bộ phận phần cứng ......................................................................................... 48
4.2.3 Các bộ phận phần mềm ......................................................................................... 48
4.2.4 Nguyên tắc hoạt động của i-Delay ........................................................................ 49

4.2.5 Cách đấu nối thiết bị ............................................................................................. 50
4.2.6 Hoạt động .............................................................................................................. 52
4.3 I-Box...................................................................................................................... 61
3


Trần Phi Hùng – CB121168

4.3.1 Giới thiệu công dụng của thiết bị .......................................................................... 61
4.3.2 Các bộ phận phần cứng ......................................................................................... 61
4.3.3 Các bộ phận phần mềm ......................................................................................... 61
4.3.4 Sơ đồ khối của hệ thống i-Box .............................................................................. 62
4.3.5 Cách đấu nối thiết bị ............................................................................................. 62
4.3.6 Hoạt động .............................................................................................................. 63

4


Trần Phi Hùng – CB121168

DANH MỤC HÌNH ẢNH
TRANG
Hình 1.1: Tỷ lệ hình ảnh trong truyền hình. Tỷ lệ viết theo quy ước rộng:cao ............... 7
Hình 1.2 Giới thiệu định dạng video ................................................................................ 7
Hình 1.3 Điểm ảnh của một số tiêu chuẩn. Quy ước quét thứ tự trái sang phải, sau
đó đầu trang tới cuối cùng, đánh số và các hang cột từ (0,0) ở phía trên bên trái ........... 8
Hình 1.4: So sánh tỉ số màn ảnh giữa tivi thường và HDTV: bằng nhau về chiều cao,
rộng, đường chéo, diện tích. Tất cả các phép đo trên khơng thấy được cải tiến cơ
bản trong HDTV:làm tăng số pixels ( điểm anh). Tức là căn cứ về chi tiết bức ảnh ...... 9
Hình 1.5: HDTV quét 30 và 60 khung hình trên giây được chuẩn hóa với 2 định

dạng 1280x720 (1Mpx, luôn là quét liên tục ‗progressive‘ ), và 1920x1080 ( 2 Mpx,
quyets xen kẽ ‗interlaced‘ hoặc quyets liên tục ‗progressive‘) ...................................... 10
Hình 1.6: Tổng hợp số quét HDTV cho hệ thống 720p, 1080i và 1080p ...................... 11
Hình 1.7: Phương pháp 1 cắt theo chiều đứng: ảnh gốc 4:3 cấy vào định dạng 16:9.... 14
Hình 1.8: Phương pháp 2 bảng biên: ảnh 4:3 cấy vào định dạng 16:9 .......................... 15
Hình 1.9: Giải pháp 1 của sổ trung tâm: cắt ảnh 16:9 ở bên thành ảnh 4:3 ................... 16
Hình 1.10: Giải pháp 2 letterbox: ảnh gốc 16:9 cấy vào định dạng 4:3 ........................ 16
Hình 1.11: Tần số lấy mẫu SDTV Widescreen sử dụng là 13.5 MHz, thực tế số mẫu
được lấy dãn 4/3 so với định dạng chuẩn 4:3 ................................................................ 17
Hình 2: Hệ thống Tổng khống chế ................................................................................. 47
Hình 3: nguyên tắc hoạt động của thiết bị i-Delay ........................................................ 49
Hình 4: Trao đổi thông tin giữa các phần mềm trong hệ thống i-Delay ........................ 50
Hình 5: Sơ đồ khối của Hệ thống i-Box ......................................................................... 62

5


Trần Phi Hùng – CB121168

CHƢƠNG 1: TRUYỀN HÌNH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO HDTV (HIGHDEFINITION TELEVISION)

1.1

Giới thiệu về HDTV
- HDTV hiể u nôm na "truyề n hin
̀ h với đô ̣ nét cao", là một thuật ng ữ chỉ các

chương triǹ h TV kỹ thuâ ̣t số , các tập tin đa phương tiện (movies, audio, game...)
đươ ̣c trình chiế u với đô ̣ phân giải cao cao nh ất hiện nay. Độ phân giải cao giúp hình
ảnh trung thực, chi tiế t hơn rấ t nhiề u.

- Tất cả các chương trình truyền hình và phim đều được hiển thị ở chế độ
màn hình 16:9.
- Màu sắc thực hơn nhờ đường truyền băng rộng.
- Sự rõ nét và chi tiết hơn của hình ảnh được nâng cao giáp cho các màn
hình cỡ lớn dễ nhìn và sắc nét hơn.
- Hệ thống âm thanh Dolby Digital 5.1 được phát sóng đồng thời với HDTV
hỗ trợ chức năng âm thanh vòm.
 Khác biệt giữa HDTV và tivi thường:
Khác biệt lớn đầu tiên giữa HDTV và một chiếc TV thường chính là độ phân
giải. Trong khi một chiếc TV truyền thống chỉ có thể hiển thị tối đa khoảng 500
dòng và 500 cột điểm ảnh, tương ứng với độ phân giải chỉ khoảng 500 x 500 pixel
(250.000 điểm ảnh), thì một màn hình HDTV có thể chia ra 1.920 cột và 1.080 dịng
qt, tương ứng với độ phân giải 1.920 x 1.080 pixel (hơn 2 triệu điểm ảnh). Như
vậy, lượng điểm ảnh hiển thị được trên màn hình HDTV nhiều hơn gấp 10 lần so
với TV thường. Điều đó đồng nghĩa HDTV có thể hiển thị nhiều chi tiết hơn.
Khác biệt lớn thứ hai giữa HDTV và TV thường nằm ở số cổng vào tín hiệu
ở mặt sau TV. Do phải hiển thị nhiều điểm ảnh hơn, nên một chiếc HDTV cần tới 3
dây cáp hình: một dây để truyền tải các hình ảnh màu đỏ (R), một dây cho màu
xanh lá (G) và một dây cho màu xanh lam (B).
Khác biệt lớn cuối cùng là một số loại HDTV cần có một đầu thu và giải mã
tín hiệu độ phân giải cao (HDTV receiver) thì mới có thể bắt sóng truyền hình HD
trực tiếp từ đài phát.
6


Trần Phi Hùng – CB121168

1.2

Tỷ lệ ảnh:

1.2.1. Ảnh và tỷ lệ ảnh:

Hình 1.1: Tỷ lệ hình ảnh trong truyền hình. Tỷ lệ viết theo quy ước rộng:cao.
- Tỷ lệ màn ảnh là tỷ lệ ảnh rộng tới ảnh cao. Màn ảnh chuẩn của phim và
truyền hình theo tỷ lệ trong hình 1.1 ở trên. Quy ước truyền hình độ phân giải chuẩn
hay phân giải thường standard-definitinon television (SDTV) có tỷ lệ màn ảnh 4:3.
Tivi màn hình rộng và truyền hình độ phân giải cao high-definition Televison)
(HDTV) có tỷ lệ 16:9
- Phim có thể chuyển sang 4:3 khi cắt các cạnh của khung ( mất một chút
nội dung của ảnh),

a. Pan-and-scan chuẩn
4:3 nằm trên chuẩn 16:9

b. Định dạng
letterbox chuẩn 16:9
nằm trên chuẩn 4:3

c. Định dạng
Pillarbox chuẩn 4:3
nằm trong chuản 16:9

Hình 1.2: Giới thiệu định dạng video.
Ở hình 1.2 a. Đạo diễn và người sản xuất thích phim của họ khơng bị thay
đổi bởi sự cắt xén này, vì vậy nhà sản xuất phim trong VHS và DVD đưa định dạng
letterbox, trong hình 1.2 b. trong định dạng này tồn bộ phim được duy trì, phần
đỉnh và phần chân của khung 4:3 không sử dụng (bị màu xám hoặc đen).
Với kỳ vọng tivi màn hình rộng, nó trở lên phổ biến, khơng có gì lạ khi
chuẩn 4:3 hiển thị bên trong màn hình rộng với định dạng pillarbox, trên hình 1.2 c.
Chiều cao thì hiển thị đầy đủ cịn bên trái và bên phải bị để trống


7


Trần Phi Hùng – CB121168

1.2.2. Giới thiệu mảng pixel.
- Một bức ảnh số được biểu diễn bởi một mảng hình chữ nhật ( ma trận )
của phần tử ảnh (pels, hoặc pixels). Trong hệ thống ảnh đen trắng, mỗi mooth pixels
gồm đơn bộ phận mà giá trị của nó được liên kết rời rạc gọi là độ sang. Trong hệ
thống ảnh màu, mỗi pixels gồm nhiều giá trị, thường là 3 những giá trị này liên kết
gần nhau trong nhận thức màu sắc của con người.

Hình 1.3: Điểm ảnh của một số tiêu chuẩn. Quy ước quét thứ tự trái
sang phải, sau đó đầu trang tới cuối cùng, đánh số và các hang cột từ (0,0) ở
phía trên bên trái.

1.3

Các định dạng ảnh của HDTV:
Phần này chia làm 2 loại định dạng ảnh 1280x720 và 1920x1080 cho truyền

hình độ phân giải cao (HDTV), giới thiệu các tham số quét các thong số của các
đoạn video liên quan đến hệ thống như 720p và 1080i.
Ngày nay nhưng hệ thống HDTV nghiên cứu được định hướng bởi Dr. Fujio
ở NHK (Nippon hoso Kyokai, the Japan Broadcasting Corporation). HDTV có hai
lần chiều dọc và hai lần chiều ngang của truyền hình truyền thống, tỷ lệ hình ảnh
5:3 (sau đó biến đổi thành 16:9) và ít nhất hai kênh chất lượng âm thanh của CD
Trường quay của HDTV có chu kỳ lấy mẫu của 74.25 MHz, 5,5 lần của Rec.
601 tiêu chuẩn cho SDTV. Tốc độ điểm ảnh của HDTV khoảng 60 megapixels trên

giây. Những tham số mã khác tương tự hay đồng nhất với SDTV tiêu chuẩn. Không
8


Trần Phi Hùng – CB121168

may, nhưng tham số mã hóa màu Y'CRCB cho HDTV khác với những tham số SDTV.

1.3.1. So sánh tỉ số màn ảnh:
Khi HDTV được giới thiệu tới người tiêu dùng trong nghành công nghiệp
điện tử ở Bắc Mỹ, SDTV và HDTV được so sánh bằng giá trị đo khác nhau, bảng
tóm tắt hình 2.6 dưới căn cứ về sự khác biệt trong tỉ số màn ảnh giữa 4:3 và 16:9 so
sánh được làm dựa theo chiều ngang nhau, chiều rộng bằng nhau, đường chéo bằng
nhau, và diện tích bằng nhau.
Tất cả cac phép đo trên khơng thấy được cải tiến cơ bản trong HDTV: Đó là
độ nét cao, độ phân giải cao, không them 6 lần số điểm ảnh ở cùng một góc
nhìn.Thay vào đó góc nhìn của một điểm ảnh được giữ ngun và tồn bộ ảnh bâ
giờ có thể chiếm vùng lớn hơn tầm nhìn của người xem. HDTV cho phép góc hình
ảnh tăng đáng kể, So sánh chính xác giữa HDTV và truyền hình thong thường
khơng được dựa vào khía cạnh tỷ lệ: nó được dựa vào chi tiết bức ảnh.

Hình 1.4: So sánh tỉ số màn ảnh giữa tivi thường và HDTV: bằng nhau về
chiều cao, rộng, đường chéo, diện tích. Tất cả các phép đo trên không thấy được
cải tiến cơ bản trong HDTV: làm tăng số pixels ( điểm anh). Tức là căn cứ về chi

9


Trần Phi Hùng – CB121168


tiết bức ảnh

1.3.2. Quét trong HDTV:
Tranh luận lớn diễn ra vào những năm 1980 và 1990. liệu có phải HDTV cần
quét liên tục hoặc xem kẽ. Tại sao sự nhấp nháy và những tốc độ dữ liệu đã cho
quét xen kẽ đưa ra sự tăng nào đó trong quyết định khơng gian tĩnh học. Trong cuộc
tranh luận HDTV, công nghiệp tin học và cộng đồng làm phim được đặt chống lại
quét xen kẽ. Dần dàn cả quét xen kẽ và quét liên tục được chuẩn hóa : để thương
mại có thể tồn tại được, một thiết bị thu phải giải mã cả hai dạng trên.
Màn hình dưới của hệ thống quét liên tục 1 Mpx (1280 x 720, 720p60) và 2 Mpx hệ
thống quét xem kẽ (1920 x 1080, 1080i 30).1920 x 1080 dễ dàng đáp ứng từ 24-30
Hz quét liên tục (1080i 24, 1080i 30)

Hình 1.5: HDTV quét 30 và 60 khung hình trên giây được chuẩn hóa với 2
định dạng 1280x720 (1Mpx, ln là quét liên tục „progressive‟ ), và 1920x1080 ( 2
Mpx, quyets xen kẽ „interlaced‟ hoặc quyets liên tục „progressive‟).

10


Trần Phi Hùng – CB121168

Hệ thống

Kiểu quét

Chuẩn SMPTE

STL


LT

SAL

LA

720p60

750/60/1:1

SMPTE 296M

1650

750

1280

720

1035i30‡

1125/60/2:1

SMPTE 260M

2200

1125


1920

1035

1080i30

1125/60/2:1

SMPTE 274M

2200

1125

1920

1080

1080p60¶

1125/60/1:1

SMPTE 274M

2200

1125

1920


1080

1080p30

1125/30/1:1

SMPTE 274M

2200

1125

1920

1080

1080i25

1125/25/2:1

SMPTE 274M

2640

1125

1920

1080


1080p25

1125/25/1:1

SMPTE 274M

2640

1125

1920

1080

1080p24

1125/24/1:1

SMPTE 274M

2750

1125

1920

1080

Hình 1.6: Tổng hợp số quét HDTV cho hệ thống 720p, 1080i và 1080p
Trong bảng trên, hệ thống 1035i30 có ký tự ‡ khơng được đề cập sử dụng, và

dùng 1080i30 thay thế, SMPTE 274M gồm quét liên tục 2 Mpx, 1080p60 với hệ
thống quét 1125/60/1:1, có ký hiệu ả: Đây là hệ thống bị giới hạn bởi công nghệ STL
- samples per total line – mẫu trên tổng số dòng; LT - total lines – tổng số dòng; ;
SAL - samples per active line – mẫu trên một dịng tích cực ; LA -active lines – dịng
tích cực.
Đặc điểm của máy thu hình HD- ready (720p) và Full-HD(1080p):
Cũng là tivi LCD độ phân giải cao (HDTV) nhưng tivi gắn mác Full-HD có
giá cao hơn rất nhiều so với tivi HD-ready, nhiều người cho rằng HDTV phải là
Full-HD, thế nhưng quan niệm này chưa chính xác. Cho dù tivi gắn mác Full-HD
hay HD-ready cũng đều là dịng tivi có độ phân giải cao, được áp dụng công nghệ
khác nhau nhưng vẫn hiển thị sắc nét hơn tivi bóng đèn thường. Hai cơng nghệ này
được phân biệt như sau:

11


Trần Phi Hùng – CB121168

 HD-Ready:
Cho phép trình chiếu các nội dung độ nét cao ở độ phân giải HD thông qua
cac giao tiếp component (Y/Pb/Pr), HDMI và DVI. Các tivi này phải có độ phân
giải chuẩn (Native Resolution) thấp nhất là 720p để được gọi là tivi HDready.Chuẩn giao tiếp component(Y/Pb/Pr) dung tín hiệu analog được hỗ trợ bởi
các loại tivi HD nhằm tương thích với các nguồn nội dung HD hiện đang có trên thị
trường, cịn HDMI và DVI đêu là chuaant tín hiệu digital.
 Full-HD:
Full-HD cho phép xử lý và hiển thị tín hiệu tivi cũng như các nội dung HD
khác ở độ phân giải 1080p, độ phân giải mặc định là 1920x1080. Ngồi ra một số
dịng tivi gắn mác Full-HD 1080i va 1080p cùng độ phân giải 1920x1080 nhưng
thực chất khác nhau hồn tồn. Cơng nghệ HD 1080i có 1080 dịng qt xem kẽ (
interlaced scan) nên để qt hết màn hình cơng nghệ nàycần qt 2 lượt, lượt đầu

các dòng lẻ, lượt sau các dòng chẵn. Nói tóm lại, 1080i chỉ thể hiện được 540 dịng
qt cùng một lúc nên hình ảnh khơng đẹp bằng Full-HD khi chuyển từ khung này
sang khung khác.
Trong khi đó, chuẩn 1080p ( chính là Full-HD) có 1080 dịng qt đồng bộ
(progressive scan), cho phép thực hiện 1080 dòng quét một lúc trên hình ảnh mượt
mà và rõ nét ngay cả khi chuyển tiếp giữa các khung hình. Có thể nói Full-HD là
chuẩn cao nhất hiện nay đối với HDTV
1.4

Biến đổi định dạng video:
1.4.1. Định dạng quét:
Có thể biến đổi các mành quét xen kẽ thành các frames quét liên tục bằng

cách tính các dịng bị mất trong một mành qt xem kẽ. Nếu khơng có chuyển động
giữa hai mành thì có thể thực hiện frame qt liên tục bằng cách kết hợp các dòng
của 2 mành một cách dễ dàng. Nếu có chuyển động, thì việc kết hợp sẽ làm rung
(judder) ảnh (các chi tiết ảnh theo chiều đúng chuyển động) vì sự xếp chồng bị lệch
của 2 mành. Do đó tốt hơn hết là tính tốn các dịng bị mất từ mành quét xem kẽ
đang xét. Nhiều kỹ thuật xử lý trong mành (intrafield) đa được sử dụng và có thể tối

12


Trần Phi Hùng – CB121168

ưu hóa cho ảnh tĩnh và động (địi hỏi có bộ nhớ mành hoặc bộ nhớ dong video).
Việc lựa chọn kỹ thuật quét xen kẽ phụ thuộc vào giá thành, độ phức tạp và yêu cầu
chất lượng lượng ảnh.
Phương pháp biến đổi quét liên tục (30p) thành quét xem kẽ (30i) đơn giản là
tách các dòng lẻ và chẵn của frame quét liên tục. Các dòng lẻ gán cho mành 1. các

dòng chẵn gán cho mành 2.
Hai định dạng HDTV (1920 x 1080 và 1280 x 720) quan hệ với tỉ lệ 3:2, và
một hệ số nội quy được dùng để biến đổi định dạng này sang định dạng khác. Quan
hệ giữa đặc trưng pixels và dòng của 2 định dạng quét 1280x720 và 640 x 480 của
VGA là 2:l; định dạng thứ nhất có tỉ số khn hình là 16:9 cịn định dạng thứ 2 có tỉ
số khn hình là 4:3 (1280/640 = (720/480) x ( 16:9)/(4:3) = 2).
Định dạng quét 1920x1080 gấp đôi độ phân giải không gian của CCIR-Rec.
601 và xác định tỉ lệ khn hình là 16:9 (720 x 2 x (16/9)(4/3) = 1920 mẫu /dịng).
Vì định dạng CCIR-Rec. 601 khơng có pixel vng (4/3x480/720 = 0,888), cho nên
số lượng tính là 480 x 2/0,888 = 1080 dòng.
Định dạng video khác được sử dụng trong máy tính là định dạng 1440x1080
(4:3). Định dạng này là tập con của định dạng 1920 x 1080 ( 16:9). Cả 2 định dạng
đều có pixels vng, nhưng khác về tỉ số khn hình. Định dạng 1440 x 1080 là
một phần của tiêu chuẩn MPEG-2 và có thể biến đổi tên 1920 x 1080. Có thể biến
đổi định dạng xuống 720x480 bằng cách chia số pixels dòng cho 2 và tính số dịng
theo chiều đứng như sau:
(l080/2) x 4/3 x 480/720 = 480.

1.4.2 Biến đổi tỉ lệ khn hình
1.4.2.1 Có thể biến đổi tỉ lệ khn hình 4:3 thành 16: 9 bằng 2 phương
pháp với 2 kết quả khác nhau:
1.4.2.1.1 Phương pháp 1 (vertical crop):
Cắt theo chiều đứng ảnh gốc và biểu diễn theo hình 5-6, ảnh gốc 4:3 được
dãn rộng với hệ số 1,33 (16: 9/ 4: 3) theo cả 2 chiều ngang và đứng. Hình ảnh 16: 9

13


Trần Phi Hùng – CB121168


được tách 362 dòng (483 x 3/4) của ảnh gốc 4: 3 và hiển thị nó theo tỉ lệ như là 483
dòng. Việc dãn 362 dòng thành 482 dịng đưa thực hiện bằng hóa q trình nội suy
ảnh theo chiều đứng. Kết quả, độ phân giải ảnh theo chiều đứng mất khoảng 25%
(121/483)
Ảnh biến đổi 16:9
720x483

483 dịng

Nội suy mành

362 dịng

Ảnh gốc4:3
720x483

720 pixel; 4:3

720 pixel; 16:9

Hình 1.7: Phương pháp 1 cắt theo chiều đứng: ảnh gốc 4:3 cấy vào định
dạng 16:9
Nội suy theo chiều đứng thực hiện bằng cách xử lý từng mành của tín hiệu
quét xen kẽ (làm suy giảm chất lượng tín hiệu quét xen kẽ theo các chiều đường
biên (contours chéo). Có thể thực hiện nội suy theo chiều đứng bằng nhiều bước
(chính xác, nhưng phức tạp hơn) như: biến đổi từ quét xen kẽ thành quét liên tục nội
suy theo chiều đứng bằng intraframe trên từng frame, lấy mẫu tần số thấp theo chiều
đứng tín hiệu nội suy để lưu cấu trúc quét xen kẽ.

14



Trần Phi Hùng – CB121168

1.4.2.1.2 Phương pháp 2 (bảng biên)
Chia theo chiều ngang

Ảnh biến đổi 16:9
720x483

483 dòng

ảnh gốc 4:3
720x483

540 pixel; 4:3

720 pixel; 4:3

720 pixel; 16:9

Hình 1.8: Phương pháp 2 bảng biên: ảnh 4:3 cấy vào định dạng 16:9
Cấy ảnh gốc 4: 3 vào khn hình 16: 9, Hình 1.8. Kết quả có 2 sọc đen ở 2
bên mép ảnh. 720 pixels dòng của ảnh 4:3 được chia để đưa vào 540 pixels (720 x
3/4) của khn hình 16: 9. Phương pháp này khơng u cầu có bộ nhớ frame, và dễ
thực hiện. Tuy nhiên, phương pháp này ít được ưa chuộng.

1.4.2.2 Hai giải pháp biến đổi khn hình 19: 9 thành 4: 3
1.4.2.2.1 Giải pháp 1 (cửa sổ trung tâm)
Cắt 2 dải ở bên trái và phải của khn hình 16: 9 để tách cửa sổ trung tâm

(central window) và đặt vào khn hình 4: 3. Giải pháp này dùng nội suy pixel dòng
để dãn 540 pixels thành 720 pixels. Hai bộ nhớ dịng được dùng để biến đổi. Có thể
nâng cao bằng thông tin ―dãn và quét‖ (pan và scan) để định vị cửa sổ bên trong
ảnh. Thông tin này được cung cấp trên cơ sở mành-trên-mành trong dữ liệu video
mã hóa (cho máy thu hình).

15


Trần Phi Hùng – CB121168

Ảnh biến đổi 4:3
720x483

483 dòng

Nội suy dịng

483 dịng

Ảnh gốc
16:9
720x483

540 pixel; 16:9

720 pixel; 16:9

720 pixel; 4:3


Hình 1.9: Giải pháp 1 của sổ trung tâm: cắt ảnh 16:9 ở bên thành ảnh 4:3

1.4.2.2.2 Giải pháp 2 (letterbox)
Ảnh gốc

Ảnh biến đổi 4:3
720x483

362 dịng
ảnh 4:3

483 dịng
ảnh 16:9

16:9
720x483

Chia theo chiều đứng

Hình 1.10: Giải pháp 2 letterbox: ảnh gốc 16:9 cấy vào định dạng 4:3
Ảnh gốc 16: 9 được nén theo chiều đứng thành 362 dòng, cho kết quả 2 vạch
ngang đen (phía trên và phía dưới) của ảnh 4: 3, Hình 1.10 Giải pháp biến đổi này
sử dụng quá trình chia theo chiều đứng và bộ nhớ frame.
1.5

Nhận xét
- Các phương pháp và giải pháp biến đổi khung hình trên chỉ có thể áp dụng

cho chuẩn SDTV widescreen (SDTV màn hình rộng 16: 9).


16


Trần Phi Hùng – CB121168

Component 4:2:2
Rec. 601-5

Hình 1.11: Tần số lấy mẫu SDTV Widescreen sử dụng là 13.5 MHz, thực tế
số mẫu được lấy dãn 4/3 so với định dạng chuẩn 4:3
- Widescreen (16: 9) SDTV:
Chương trình truyền hình đã có lịch sử được sản xuất ở tỉ lệ 4: 3. Tuy nhiên,
tỉ lệ chương trình màn hình rộng – có nguồn gốc trên phim ảnh, HDTV, hoặc
widescreen SDTV – là kinh tế hiện nay. Đồng thời, người tiêu dùng ngày càng quan
tâm đến chương trình widescreen. Họ khơng thích những vùng trống của màn hình
hiển thị kết quả từ letterboxing. Do vậy, các tiêu chuẩn SDTV đang được điều chỉnh
phù hợp để xử lý tỉ lệ 16: 9. Kỹ thuật này được biết là widescreen SDTV. Đôi khi
thuật ngữ này gây hiểu nhầm, dù khơng có sự gia tăng các điểm ảnh, góc nhìn
khơng rộng hơn tiêu chuẩn thơng thường (4:3) SDTV.
Trong video và xử lý tín hiệu âm thanh, cần những giá trị mẫu được đặt xấp
xỉ những mẫu đã có, kết quả có trường hợp mẫu gốc tức thời khác nhau, tại một tỉ lệ
khác, hay tại một pha khác. Cái này được gọi là sự lấy mẫu lại (resampling).
Resampling là một phần quan trọng của video quy trình như sau:
- Chroma subsambling – chia nhỏ mẫu tín hiệu màu (VD: 4:4:4 xuống
4:2:2);
- Downconversion – hạ cấp (ví dụ HDTV xuống SDTV) và upconversion –
tăng cấp (VD: SDTV lên HDTV);
- Aspect ratio conversion – biến đổi tỉ lệ hình ảnh (VD: 4:3 lên 16: 9);
- Biến đổi giữa tỉ lệ mẫu khác nhau của tín hiệu video tiêu chuẩn (VD: 4fsc
thành 4:2:2, 13.5 MHz);

- Khơi phục kích thước ảnh trong kỹ xảo (digital video effects – DVE);

17


Trần Phi Hùng – CB121168

- Lấy mẫu lại (resambling) một chiều cho phép tác động ngay tới tín hiệu
âm thanh số, như thay đổi tỉ lệ lấy mẫu từ 48 kHz tới 44,1 kHz. Trong
video, 1-D lấy mẫu lại có thể bị tác động theo chiều dọc hoặc chiều ngang.
Lấy mẫu lại có thể mở rộng tới một mảng mẫu 2 chiều. Hai phương pháp
gần như có thể. Một bộ lọc theo chiều ngang, một bộ lọc theo chiều dọc,
có thể tác động đến bậc.


Vậy lấy mẫu lại có thể được coi là tối ưu hơn, cơ động hơn cách biến đổi tỉ lệ
khn hình.

18


Trần Phi Hùng – CB121168

CHƢƠNG 2: TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU HDTV
2.1

Những yêu cầu cơ bản cho tiêu chuẩn HDTV ở Studio:
Tiêu chuẩn truyền hình có độ phân giải cao HDTV cần phải được giải quyết

dựa trên 2 quan điểm:

Thứ nhất là HDTV là một hệ thống truyền hình mới, tốt hơn, cho phép người
xem cảm nhận được hình ảnh tốt hơn;
Thứ hai là HDTV như là hệ thống thiết bị sản xuất chương trình truyền hình,
băng cassette, đĩa, phim (truyền hình và điện ảnh);
Ta xét những yêu cầu cơ bản cho tiêu chuẩn HDTV ở studio theo các vấn đề
sau đây:

2.1.1 Hệ thống HDTV lý tưởng:
Hệ thống HDTV lý tưởng được xác định (trên cơ sở tâm sinh lý) tại giới hạn
của việc cảm nhận hình ảnh và âm thanh (16Hz-16Khz). Vấn đề cốt lõi là màn hình
(máy thu hình cá nhân) có diện tích lớn (gần 1m2); khoảng cách giữa người xem và
màn hình phải ngắn hơn so với việc xem truyền hình thơng thường; Ngưỡng của
góc nhìn các chi tiết ảnh là 1 phút; Tỉ lệ khn hình là 16: 9; Khoảng cách quan sát
hình ảnh là 3H, trong đó H là chiều cao màn hình.
Số dịng hình tích cực của hệ thống HDTV lý tưởng là 2270, số mẫu/dịng
tích cực là 3960. Với các điều kiện kể trên, các chi tiết ảnh nhỏ nhất sẽ nằm ở giới
hạn cảm nhận hình ảnh của mắt. Ngồi độ phân giải theo diện tích ảnh, độ phân giải
theo thời gian (tần số lặp lại theo mành và ảnh) có ảnh hưởng đến:
- Việc khôi phục lại ảnh (tổng hợp ảnh) một cách trung thực;
- Độ nhấp nháy các vùng ảnh rộng và quét xen kẽ (2: 1). Khi tần số mành
bằng 80Hz, sẽ mất hiện tượng nhấp nháy ở vùng ảnh rộng. Hiệu ứng nhấp nháy
(quét xen kẽ) sẽ mất, nếu tần số mành có giá trị khoảng 100Hz. Từ các kết quả trên,
có thể kết luận rằng hệ thống tối ưu phải là hệ thống quét liên tục, có tần số ảnh ít
nhất là 80Hz với số dịng qt là 2270. Vậy hệ truyền hình có độ phân giải cao lý
tưởng là HDTV 2270/80/1: 1;

19


Trần Phi Hùng – CB121168


- HDTV 2270/80/1: 1 có băng tần tín hiệu video rộng khoảng 350MHz. Kết
quả nghiên cứu về tiêu chuẩn truyền hình số cho biết: tỉ số băng tần tín hiệu chói Y
trên băng tần tín hiệu số màu C là 2: 1; Đó là tỉ lệ kết hợp tốt giữa các yêu cầu về
mẫu tín hiệu và tiết kiệm băng tần. Tín hiệu HDTV lý tưởng ứng với tốc độ bit
khoảng 13 Gbit/s.

2.1.2 Tần số mành và tần số ảnh:
Tần số mành 60Hz tốt hơn là 50Hz. Tuy nhiên hoạt động các thiết bị dùng
60Hz gần với 50Hz, do đó có thể gây nhiễu (ví dụ đèn chiếu sáng) và thiếu tương
hợp với hệ truyền hình 625/50. Ở phía máy thu hình, tần số 50Hz và 60Hz có thể
quá nhỏ để loại bỏ nhấp nháy; Do đó người ta sử dụng bộ nhớ ảnh để xử lý hình
ảnh. Nhiễu của thiết bị truyền hình làm việc ở 60 Hz (ở các nước sử dụng mạng
điện 50Hz) có thể làm nhấp nháy hình ảnh do khác nhau về tần số mành và tần số
lưới điện. Khi chiếu sáng phim trường (bằng đèn dùng nửa chu kì dương hoặc âm)
và sử dụng camera quét 60Hz, có thể xuất hiện hiệu ứng lấy mẫu tín hiệu 100Hz với
tần số 60Hz, tạo ra tín hiệu nhiễu (aliasing) 20Hz hoặc 40Hz. Để khắc phục, trong
studio nên sử dụng điện 3 pha.

2.1.3 Quét xen kẽ hay liên tục:
Hệ thống HDTV quét liên tục cho chất lượng ảnh rất cao và thuận lợi cho việc
xử lý tín hiệu HDTV trong studio. Tuy nhiên, vấn đề không đơn giản, ở chỗ hệ
HDTV 1125/60/1: 1 cần băng tần rộng gần gấp 2 lần so với hệ HDTV/1125/2: 1;
Công suất nhiễu ở camera sẽ tăng khoảng 9dB với các ống phát hình hiện nay. Hiện
tượng này có thể giải quyết bằng cách sử dụng CCD trong camera. Vấn đề này cũng
xảy ra tương tự trong VTR. Hệ thống HDTV/50/1: 1 sẽ ít vấn đề hơn hệ thống
HDTV/60/1:1, vì băng tần có phần hẹp hơn. Nếu giảm số dòng quét xuống còn 800900 dòng và sử dụng quét liên tục, thì độ phân giải theo mành tốt hơn là quét xen kẽ.
Có thể sử dụng tiêu chuẩn quét liên tục ở studio và biến đổi tín hiệu sang
qt xen kẽ cho mục đích truyền-phát sóng, và ở phía thu lại chuyển ngược lại
thành quét liên tục (nhờ nội suy các dòng thiếu).


20


Trần Phi Hùng – CB121168

2.1.4 Tương hợp với hệ truyền hình số 4:2:2:
Tiêu chuẩn HDTV hiện nay là tiêu chuẩn tương tự (một số chi tiết sử dụng kĩ
thuật số), cho nên cần xác định các thông số cơ bản của tín hiệu số và độ tương hợp
tín hiệu số với tín hiệu truyền hình số thơng thường. Theo RCC.601/CCIR, thì số mẫu
trên 1 dịng tích cực là 720, cịn theo NHK (Nhật) là 1920. Tỉ lệ này là 8:3, nhưng ở
đoạn dịng hình tích cực (tỉ lệ khn hình 4: 3) có 1440 mẫu (bằng 2 lần số mẫu trên
1 dịng tích cực của truyền hình thơng thường). Giá trị này là thích hợp cho mã
chuyển đổi tín hiệu HDTV sang tín hiệu truyền hình thơng thường. Số lượng dịng
hình tích cực của hệ 525/60 và 625/50 là khác nhau; cho nên tỉ lệ 2: 1 đồng thời cho 2
hệ là khơng thể được. Số 1035 dịng hình tích cực/ ảnh là 1 số trung gian.
Vấn đề tương hợp giữa hệ HDTV với các hệ truyền hình thơng thường cần
phải giải quyết trên cơ sở 2 quan điểm sau đây:
- Khả năng chuyển đổi chương trình truyền hình HDTV sang chương trình
truyền hình thơng thường 625 hoặc 525 dịng cần được thực hiện trong studio; và
- Có thể thu các chương trình phát sóng của HDTV bằng máy thu hình 525
hoặc 525 dịng.

2.2

Truyền và phát sóng các tín hiệu HDTV:
Các tiêu chuẩn HDTV đã đề cập ở trên là các tiêu chuẩn tạo tín hiệu HDTV

(hay tiêu chuẩn sản xuất) còn gọi là tiêu chuẩn studio. Để máy thu hình HDTV có
thể thu được chương trình truyền HDTV, tín hiệu HDTV phải được biến đổi thích

hợp cho tiêu chuẩn phát sóng, bởi chưa thể truyền và phát sóng tín hiệu HDTV có
băng tần rộng (30-70 MHz). Do đó xuất hiện khái niệm tiêu chuẩn phát sóng cho
HDTV.

2.2.1 Truyền và phát sóng tín hiệu HDTV qua vệ tinh:
Hội nghị quốc tế WARC‘77 bàn về việc sử dụng dải tần 120GHz (dải Ku)
cho truyền hình trực tiếp phát qua vệ tinh (DBS) với độ rộng kênh 27MHz (điều tần
–FM) . nến tín hiệu HD có băng tần giới hạn <10 MHz, thì có thể phát sóng tín hiệu
HDTV qua dải tần Ku.

21


Trần Phi Hùng – CB121168

Châu Âu sử dụng hệ truyền hình D2-MAC với băng tần tín hiệu 8MHz và hệ
C-MAC với 10,5MHz . Để truyền tín hiệu HDTV có thể sử dụng 2 kênh vệ tinh
(2x27MHz) liên tiếp, đông thới trun tín hiệu video thong thường qua 1 kênh, cịn
ở kênh thứ 2 là tín hiệu hồn thiện cho HDTV. Tuy nhiên vấn đề truyền đồng thời
tín hiệ trên 2 kênh là rất phức tạp.
Trong tương lai sẽ đưa vào sử dụng dải tầnvệ tinh cao hơn (23--, 42—85—
MHz) để truyền tín hiệu HDTV trên một kênh. Tuy nhiên ở dài tần cao tín hiệu bị
suy giảm nhiều do mưa và sương mù.
Để có thể truyền tín hiệu HDTV qua vệ tinh (DBS) một cách thuận lợi cần
phải hạn chế băng tần tín hiệu HDTV. Hãng NHK(Nhật) đã thực hiện việc hạn chế
phổ tần tín hiệu HDTV 1125 cịn 8,1MHZ. Dó là hệ MUSE. Trong hệ MUSE, tín
hiệu HDTV ‗siêu lấy mẫu‘( chỉ truyền mẫu thứ 4). Dịch pha lấy mẫu theo từng
mành sẽ cho phép truyền liên tục 4 mành với tất cả các mẫu( trường hợp ảnh tĩnh).
Trong trường hợp ảnh động, việc nội suy sẽ khá phức tạp và độ phân giải kém đi.
Hệ thống tính tốn và truyền ‗vector chuyển động‘ cho phép tối ưu hóa phương

pháp này. Kết quả. Ở máy thu hình sẽ khơi phục lại tín hiệu chói với băng tần
20MHz (ảnh tĩnh) và 12.5MH (ảnh động) .Cịn tín hiệu số màu với băng tần
7MHz và 3MHz hệ MUSE không tương hợp với hệ MAC phát sóng qua vệ tinh,
vì nó sử dụng phương pháp ghép kênh theo thời gian các tín hiệu chói và màu có
nén băng tần.
Chương trình nghên cứu truyền hình độ phân giải cao ở Châu Âu
EUREKA‘95 tập trung vào 2 vấn đề chính sau đây:
-

Kỹ thuật siêu lấy mẫu nhằm giảm số tín hiệu được truyền;

-

Các hệ thống số hoàn thiện DATV (Digitally Assisted Television)

2.2.2 Kỹ thuật ‘siêu lấy mẫu’ SNS:
Kỹ thuật siêu lấy mẫu phát triển từ nhưng năm 70 và được tiếp tục sủ dụng
bằng các thuật tốn giảm độ dư thừa (redundace) mục đích chính là truyền được tín
hiệu qua kênh có giới hạn băng tần. Số lượng các mẫu truyền được giảm thấp hơn
giá trị thu được do sử dụng tần số Nyquist (sub Nyquist sampling SNS) gấp đôi. Kỹ
22