Đề tài Truyền hình số

c tiÕp ®Õn viÖc kh«i phôc chÊt l−îng h×nh ¶nh tèt hay xÊu. ViÖc dïng c¸c m· biÕn sao cho thu ®−îc kÕt qu¶ tèt tuú thuéc vμo thμnh phÇn tÇn sè biÕn ®æi chi tiÕt ¶nh s¸ng tõng vungf trong miÒn kh«ng gian ¶nh. C¸c ¶nh cμng chi tiÕt th× hÖ sè thμnh phÇn tÇn sè cao cμng lín, nÕu hÖ sè trong c¸c b¶ng l−îng tö t−¬ng øng qu¸ thÊp cã thÓ dÉn ®Õn bé ®Öm. Mét th«ng tin håi tiÕp vÒ bé ®Öm cho phÐp ®iÒu khiÓn mét hÖ sè c©n b»ng, qua ®ã ®iÒu khiÓn tèi −u tr¹ng th¸i cña bé ®Öm. HÖ sè c©n b»ng nμy chØ ®−a vμo c¸c 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 mÇu vμ mét sè thay ®æi vÒ khèi chãi phô thuéc vμo cÊu tróc ¶nh ban ®Çu. 5.M· ho¸ entropy. l−îng tö ho¸ vμ g¸n tõ m· cã sù t−¬ng quan gÇn gñi mμ kh«ng cÇn ph¶i t¸ch biÖt râ rμng. Nãi mét c¸ch kh¸c, liªn kÕt tèi −u cña l−îng tö ho¸ C¸c gi¸ trÞ l−îng tö ho¸ cã thÓ chØ biÓu diÔn nhê c¸c tõ m· cã tèc ®é dμi cè ®Þnh hay ®ång ®Òu, tøc lμ c¸c gi¸ trÞ l−îng tö ho¸ biÓu diÔn b©õng cïng mét sè bit. Tuy nhiªn hiÖu qu¶ cña viÖc m· ho¸ kh«ng cao. §Ó c¶i tiÕn hiÖu qu¶ ng−êi ta dïng m· ho¸ entropy. M· ho¸ entropy dïng nh÷ng ®Æc tÝnh thèng kª cña tÝn hiÖu ®−îc m· ho¸. M· ho¸ entropy cã hai vÊn ®Ò ®−îc ®Æt ra. · Thø nhÊt :M· ho¸ entropy lμm t¨ng ®é phøc t¹p vμ yªu cÇu bé nhí lín h¬n so víi m· ®é dμi cè ®Þnh. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  47 Fq ( u , v ) = ⎢ ⎢ F ( u , v ) + = ⎢ ⎢ §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè ·  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 cã c¬ cÊu ®iÒu khiÓn bé ®Öm khi m· ho¸ guån tèc ®é bit biÕn ®æi ®−îc ghÐp víi kªnh tèc ®é kh«ng ®æi. VI. NÐn liªn ¶nh. 1. M« h×nh. Mét tÝnh chÊt cña tÝn hiÖu Video lμ chøa th«ng tin d− thõa trong miÒn thêi gian. Cã nghÜa lμ, trong mét chuæi ¶nh liªn tôc, l−îng th«ng tin chøa trong mçi ¶nh sÏ thay ®æi rÊt Ýt tõ ¶nh nμy sang ¶nh kh¸c. TÝnh to¸n sù dÞch chuyÓn vÞ trÝ cña néi dung h×nh ¶nh lμ mét phÇn rÊt quan träng trong kü thuËt nÐn liªn ¶nh. M« h×nh nÐn liªn ¶nh nh− sau: Nguån ¶nh  B ï c huy Ón ®én g  NÐn tro ng ¶ nh  ¶nh nÐn H×nh26. Mét chuçi Video lμ mét chuçi ¶nh tØnh ®−îc hiÖn ra víi tèc ®é nhanh sÏ cho c¶m gi¸c chuyÓn ®éng liªn tôc. MÆc dï c¸c frame cã sù kh¸c nhau, cÇn thiÕt ph¶i cã mét tèc ®é frame cao ®Ó ®¹y ®−îc c¶m gi¸c chuyÓn ®éng thùc sù. Tõ ®ã t¹o ra nhiÒu ®é d− thõa t¹n thêi gi÷a c¸c frame kÒ nhau, sù bï chuyÓn ®éng chÝnh lμ ®Ó lo¹i bá phÇn d− thõa nμy. Sau qu¸ tr×nh bï chuyÓn ®éng, ®Ó t¨ng hiÖu qu¶ nÐn cÊn sö dông kü thuËt nÐn trong ¶nh ®Ó sö lý ®é d− thõa trong kh«ng gian trong phÇn d− thõa cña bï chuyÓn ®éng. 2. XÊp xØ vµ bï chuyÓn ®éng. NhiÒu thay ®æi vÒ c−êng ®é ¸nh s¸ng tõ frame kÕ tiÕp lμ do chuyÓn ®éng cña ®èi t−îng. Trong m· bï chuyÓn ®éng, frame hiÖn t¹i ®−îc dù b¸o tõ frame tr−íc ®ã b»ng c¸ch xÊp xØ chuyÓn ®éng gi÷a hai frame vμ bï chuyÓn ®éng ®ã. Sù kh¸c nhau gi÷a frame hiÖn t¹i vμ frame tr−íc ®ã gäi lμ phÇn d− thõa cña bï chuyÓn ®éng vμ phÇn d− thõa nμy sÏ ®−îc m· ho¸. §èi víi mét chuçi Video b×nh th−êng, ®Æc tr−ng vÒ n¨ng l−îng cña phÇn d− thõa thÊp h¬n rÊt nhiÒu so n¨ng l−îng trong tÝn hiÖu Video gèc do lo¹i bá thμnh phÇn d− thõa t¹m thêi. M· ho¸ phÇn d− thõa thay v× m· ho¸ Video gióp ®¶m b¶o th«ng tin d− thõa t¹m thêi kh«ng bÞ m· ho¸ lÆp l¹i. Nh− vËy, viÖc x¸c ®Þnh phÇn ¶nh réng lμ “xÊp xØ chuyÓn ®éng”. Qu¸ tr×nh kh«i phôc mét ¶nh b»ng c¸ch dïng c¸c phÇn tö ¶nh tr−íc cïng víi th«ng tin vÒ chuyÓn Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  48 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè ®éng chÝnh lμ bï chuyÓn ®éng. Sù d¸nh gi¸ chuyÓn ®éng cã thÓ lμ toμn frame. §Ó thùc hiÖn tèi −u, chia mçi frame thμnh c¸c khèi (8x8 pixel) sau ®ã míi ®¸nh gi¸ chuyÓn ®éng cho tõng khèi. ViÖc ®¸nh gi¸ chuyÓn ®éng frame sÏ g©y ra hai vÊn ®Ò sau: · Thêi gian dïng ®Ó theo dâi mét vïng ¶nh réng cña ¶nh cho vector chuyÓn ®éng ®−îc tÝnh to¸n. · C¸c khèi chuyÓn ®éng dÉn ®Õn viÖc x¸c ®Þnh c¸i g× ®Ó ®Æt vμo kh«ng gian trèng (do khèi chuyÓn ®éng ). Sö dông xÊp xØ vμ bï chuyÓn ®éng lμ ®Ó thay thÕ hai yªu cÇu trong hÖ thèng m· /gi¶i m·. §Çu tiªn bé gi¶i m· ph¶i l−u ¶nh tr−íc trong khi t¹o ¶nh tiÕp theo. Sau ®ã, bé m· ho¸ ph¶i t¹o l¹i mæi ¶nh sau khi m· ho¸ nã ®Ó dù b¸o cho bé gi¶i m· t¹o ¶nh nh− thÕ nμo. §iÒu nμy cÇn thiÕt v× bé gi¶i m· kh«ng cã bÊt kú mét ¶nh gèc nμo cã thÓ t¹o l¹i khèi bï chuyÓn ®éng. Mét ph−¬ng ph¸p dù ®o¸n ®Ó t×m ra c¸c chi tiÕt ¶nh thay thÕ gi÷a hai khung h×nh nh×n nhau vμ t¹o ra mét vector chuyÓn ®éng ë vÞ trÝ cña chi tiÕt ¶nh nμy trong khung h×nh t−¬ng øng. Theo®ã, vector chuyÓn ®éng sÏ phèi hîp víi tÊt c¶ c¸c khèi ®−îc nÐn trong khung h×nh tr−íc ®ã mμ khèi cacs ®iÓm ¶nh nμy ®−îc lÆp l¹i t¹i mét vÞ trÝ míi. VÞ trÝ khèi8x8 pixel VÞ trÝ vïng t×m kiÕm VÞ trÝ khèi tr−íc ®ã vÐctor chuyÓn ®éng VÞ trÝ khèi hiÖn t¹i H27. Vector chuyÓn ®éng hai khung h×nh liÒn nhau Cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau ®Ó x¸c ®Þnh vector thay thÕ, mét trong sè c¸c ph−¬ng ph¸p nμy cã tªn gäi lμ phèi hîp c¸c khèi (block matching). Khèi sè liÖu ®iÓm ¶nh ®−îc lùa chän, gäi lμ khèi tham chiÕu, trong khung h×nh hiÖn t¹i chuyÓn ®éng trong khung h×nh tr−íc ®ã. C¸c gi¸ trÞ DCT tham chiÕu ®−îc so s¸nh víi c¸c gi¸ trÞ 8x8 ®iÓm trong vïng t×m kiÕm ®Ó t×m ra khèi thÝch hîp nhÊt, t−¬ng øng khi sù sai kh¸c lμ nhá nhÊt. Khi ®ã vector x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch cña vÞ trÝ tham chiÕu Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  49 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè vμ vÞ trÝ phèi hîp ®· t×m thÊy ®Ó t¹o ra. Th«ng tin sè liÖu vÒ vector chuyÓn ®éng ®−îc truyÒn tíi cïng víi khèi hÖ sè DCT sai lÖch. §Ó gi¶m qu¸ tr×nh tÝnh to¸n vector chuyÓn ®éng, ®é ph©n gi¶i cña ¶nh cã thÓ ®−îc gi¶m xuèng theo c¶ hai chiÒu ngang vμ chiÒu ®øng. B»ng c¸ch nμy cã thÓ gi¶m sè bÝt cÇn xö lý vμ dù ®o¸n c¸c phÇn chÝnh ®−îc thay thÕ trong khung h×nh. VÝ dô mét ¶nh víi ®é ph©n gi¶i ®Çy ®ñ lμ 720x480 cã thÓ gi¶m ®Õn møc 360x240. ¶nh víi ®é ph©n gi¶i thÊp cã thÓ dïng cho vïng dù ®o¸n lín h¬n. §Çu tiªn, mét dù ®o¸n chuyÓn ®éng gÇn ®óng sÏ ®−îc tiÕn hμnh trªn c¸c ¶nh cã ®é ph©n gi¶i thÊp nμy. Sau ®ã, mét phÐp dù ®o¸n vector chuyÓn ®éng chÝnh x¸c sÏ thùc hiÖn tÝnh to¸n vÞ trÝ thay thÕ chÝnh x¸c cña ®èi t−îng gi÷a hai khung h×nh. Qu¸ tr×nh dù b¸o sÏ thùc hiÖn qua nhiÒu b−íc ®Ó thu ®−îc dù b¸o chÝnh x¸c cuèi cïng. §èi víi c¸c ®èi t−îng chuyÓn ®éng nhá cã thÓ bá qua trong giai ®o¹n dù ®o¸n chuyÓn ®éng gÇn ®óng, do ®ã vector dù ®o¸n sÏ mang sai sè. Tr−êng hîp nμy sÏ sö dông c¸c khèi nhá h¬n. Víi mét vïng thay thÕ cã kÝch th−íc lín, sai sè trong qu¸ tr×nh phèi hîp sÏ trë nªn lín h¬n gi÷a c¸c khèi cã cïng møc x¸m song kh«ng cã liªn hÖ vÒ chuyÓn ®éng. H¬n n÷a, nhiÒu nh÷ng kiÓu chuyÓn ®éng trong bøc ¶nh cã thÓ t¹o ra sù xung ®ét trong vïng t×m kiÕm. §Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nμy cã sù ph©n chia trong viÖc phèi hîp c¸c khèi. 3. Tèc ®é truyÒn sau khi nÐn. Ta cã mèi quan hÖ gi÷a tèc ®é truyÒn C b¨ng tÇn kªnh truyÒn W. W≥C (W:MHz; C: Mbit/s) D−íi ®©y thèng kª tèc ®é truyÒn cña c¸c lo¹i ¶nh. · ¶nh tÜnh:1,2 ÷ 9,6 kbit/s. · ¶nh chuyÓn ®éng chËm :12 ÷ 40 kbit/s · TruyÒn h×nh tho¹i: 58 ÷ 2000kbit/s. · TruyÒn h×nh ®en tr¾ng: 70 ÷ 108 Mb/s. · TruyÒn h×nh mÇu: 216Mb/s · TruyÒn h×nh H§TV: 1,1 ÷ 2,3Gb/s Sau khi sö dông c¸c thuËt to¸n nÐn Video, th× tèc ®é truyÒn cña tÝn hiÖu h×nh ®−îc gi¶m ®i ®¸nh kÓ, cã nghÜa lμ ®é réng d¶i th«ng gi¶m ®i. · C=2 ÷ 13Mb/s · D¶i th«ng W: 1,5MHz ÷ 9MHz Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  50 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè Nh− vËy do −u ®iÓm cho nªn viÖc truyÒn tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè cã nÐn Video hiÖn ®ang ®−îc sö dông réng r·i cho hiÖu qu¶ kinh tÕ vμ kü thuËt cao. CÊt l−¬ng ®−êng truyÒn cao, tiÕc kiÖm b¨ng tÇn. VII. C¸c chuÈn MPEG. 1. Giíi thiÖu chung vÒ chuÈn MPEG. ChuÈn MPEG (Moving Picture expert Groug) lμ chuæi Video víi môc ®Ých lμ m· ho¸ tÝn hiÖu h×nh ¶nh vμ ©m thanh cho DSM(Digital storage Media) tèc ®é tõ 1,5 ®Õn 50Mbit/svμ ®−îc biÕt ®Õn nh− lμ MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4,...C¸c chuÈn MPEG tiÕn tíi tèi −u ho¸ cho c¸c øng dông video®éng vμ c¸c ®Æc ®iÓm cña nã còng bao gåm mét thuËt to¸n cho viÖc nÐn dù liÖu Audio víi tû lÖ lμ 5:1 cho tíi 10:1. Trong chuÈn MPEG, ng−êi ta ®Þnh nghÜa c¸c lo¹i ¶nh kh¸c nhau cho phÐp sù linh ho¹t ®Ó c©n nh¾c gi÷a hiÖu qu¶ m· ho¸ vμ truy nhËp ngÉu nhiªn. C¸c lo¹i ¶nh ®ã nh− sau: 1.1 ¶nh lo¹i I (Intra-picture). Lμ ¶nh ®−îc m· ho¸ riªng. ¶nh lo¹i I cã chøa ®ùng d÷ liÖu ®Ó t¸i t¹o l¹i toμn bé h×nh ¶nh v× chóng ®−îc t¹o thμnh b»ng th«ng tin cña chØ mét ¶nh. ¶nh I cho phÐp truy cËp ngÉu nhiªn, tuy nhªn ®¹t ®−îc tû lÖ nÐn thÊp nhÊt. 1.2. ¶nh lo¹i P(Predicter-picture). Lμ ¶nh m· ho¸ cã bï chuyÓn ®éng tõ ¶nh I hoÆc ¶nh P phÝa tr−íc (¶nh ®−îc dù ®o¸n tr−íc). ¶nh P cung cÊp c¸c hÖ sè nÐn cao h¬n ¶nh I 1.3. ¶nh lo¹i B(Bidiretional Predcited-picture) Lμ ¶nh ®−îc m· ho¸ sö dông bï chuyÓn ®éng tõ ¶nh I vμ ¶nh phÝa tr−íc vμ phÝa sau(¶nh dù ®o¸n hai chiÒu). ¶nh B cã tû lÖ nÐn cao nhÊt. 1.4 Nhãm ¶nh (GOP). §èi víi chuÈn MPEG, chÊt l−îng ¶nh kh«ng nh÷ng phô thuéc vμo tû lÖ nÐn trong tõng khu«n h×nh mμ cßn phô thuéc vμo chiÒu dμi cña nhãm ¶nh. Nhãm ¶nh (Group of picture) lμ mét kh¸i niÖm c¬ b¶n cña MPEG. GOP lμ ®¬n vÞ mang th«ng tin ®éc lËp cña MPEG. C«ng nghÖ MPEG sö dông ba lo¹i ¶nh I, P, B. Trong ®ã ¶nh P, B kh«ng ph¶i lμ mét ¶nh hoμn chØnh, mμ chØ chøa th«ng tin vÒ sù kh¸c biÖt gi÷a ¶nh ®ã vμ ¶nh tr−íc nã(®èi víi ¶nh P), hay sù kh¸c biÖt víi c¶ ¶nh tr−íc vμ ¶nh sau nã (®èi víi ¶nh B). §Ó cã mét khu©n h×nh hoμn chØnh, ¶nh P vμ ¶nh B cÇn cã d÷ liÖu tõ c¸c ¶nh l©n cËn, v× vËy MPEG ®· ®−a ra kh¸i niÖm GOP. Mçi GOP b¾t buéc ph¶i b¾t Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  51 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè ®Çu b»ng mét ¶nh hoμn chØnh I vμ tiÕp sau ®ã lμ mét lo¹t c¸c ¶nh P vμ B. Nhãm ¶nh cã thÓ më(Open) hoÆc ®ãng (closed). Nhãm ¶nh më lu«n b¾t ®Çu b»ng mét ¶nh I vμ kÕt thóc ë mét ¶nh tr−íc ¶nh I tiÕp theo, cã nghÜa lμ ¶nh cuèi cïng cña GOP dïng lμm ¶nh ®Çu tiªn cña GOP tiÕp theo lμm ¶nh chuÈn. Thø tù hiÖn ¶nh Thø tù truyÒn ¶nh 1 1 1  2 3 B  3 4  B  4 2 p  5 6  b  6 7  b  1 1  i  2 3  b  3 4  b  4 2  p GOP H28. CÊu tróc GOP më  GOP H29.CÊu tróc GOP ®ãng §èi víi cÊu tróc khÐp kÝn, viÖc dù ®o¸n ¶nh kh«ng sö dông th«ng tin cña GOP kh¸c. Trong tr−êng hîp nμy theo quy ®Þnh, ¶nh cuèi cïng cña mét GOP bao giê còng lμ ¶nh P. Nhãm ¶nh nμy ®−îc x¸c ®Þnh bëi hai th«ng sè m vμ n. Th«ng sè m x¸c ®Þnh khung h×nh P vμ khung h×nh B xuÊt hiÖn gi÷a hai khung h×nh I gÇn nhau nhÊt. Sè n x¸c ®Þnh sè khung B gi÷a hai khung P. Tû lÖ nÐn video cña MPEG phô thuéc rÊt nhiÒu vμo ®é dμi cña GOP. Tuy nhiªn GOP dμi th−êng g©y khã kh¨n cho qu¸ tr×nh tua, ®Þnh vÞ , söa lçi... Do ®ã tuú thuéc vμo tõng kh©u (s¶n xuÊt, dùng, truyÒn dÉn, ph¸t sãng...) mμ ta chän ®é dμi GOP thÝch hîp. Trong s¶n xuÊt hËu k×, nÕu yªu cÇu truy cËp ngÉu nhiªn vμo bÊt cø ¶nh nμo, ®iÒu ®ã cã nghi· lμ yªu cÇu truy cËp chÝnh x¸c ®Õn tõnh ¶nh , GOP khi ®ã chØ cã ¶nh lo¹i I, tr−êng hîp nμy sÏ cho tû lÖ nÐn rÊt thÊp. §Ó t¨ng tû lÖ nÐn, sè l−îng ¶nh Pvμ B ph¶i t¨ng lªn, lóc nμy sÏ kh«ng cho phÐp viÖc sö dông h×nh còng nh− lμm kü x¶o trªn chuæi ¶nh ®ã. Trong tr−êng hîp nμy GOP cã thÓ bao gåm 12 ¶nh. 1.5 CÊu tróc dßng bit MPEG video. CÊu tróc dßng bit video bao gåm 6 líp: Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  52 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè a.Khèi :khèi 8x8 c¸c ®iÓm ¶nh tÝn hiÖu chãi vμ tÝn hiÖu mμu dïng cho ph−¬ng ph¸p nÐn DCt. Khèi ®iÓm ¶nh8x8  C R Y C B Macroblock nhãm ¶nh H30.KiÕn tróc dßng bÝt vi deo b. CÊu tróc khèi (macroblock):Mæi cÊu tróc khèi lμ mét nhãm c¸c khèi t−¬ng øng víi l−îng th«ng tin chøa ®ùng cho kÝch th−íc 16x6 ®iÓm trªn ¶nh. CÊu tróc khèi còng x¸c ®Þnh l−îng th«ng tin chøa trong ®ã sÏ thay ®æi tuú theo cÊu tróc mÉu ®−îc sö dông. Th«ng tin ®Çu tiªn trong cÊu tróc khèi mang d¹ng cña nã ( lμ cÊu tróc Y vμ Cr’ Cb) vμ c¸c vector bï chuyÓn ®éng t−¬ng øng c. M¶ng(Slice): M¶ng bao gåm mét vμi cÊu tróc khèi kÒ nhau. KÝch th−íc lín nhÊt cña m¶ng cã thÓ gåm toμn bé bøc ¶nh vμ kÝch th−íc nhá nhÊt cña m¶ng lμ mét cÊu tróc khèi. Th«ng tin ®Çu cña m¶ng chøa ®ùng vÞ trÝ cña m¶ng trong toμn bé ¶nh vμ hÖ sè c©n b»ng l−îng tö. KÝch th−íc th«ng tin ®Çu cña m¶ng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng sè lçi cho phÐp xuÊt hiÖn trong m¶ng ®èi víi mét øng dông nhÊt ®Þnh theo ®ã, bé gi¶i m· cã thÓ bá qua c¸c m¶ng cã nhiÒu lçi, x¸c ®Þng tÝn hiÖu qu¶ cña ph−¬ng ph¸p nÐn ¶nh, theo ®ã hÖ sè c©n b»ng l−îng tö cã thÓ ®−îc ®iÒu chØnh th−êng xuyªn víi viÖc sö dông m¶ng cã kichs th−íc nhá h¬n. HÖ sè DC tham chiÕu (dïng trong m· ho¸DPCM) sÏ ®−îc so s¸nh chuÈn t¹i ®Çu mæi m¶ng. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  53 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè d.  ¶nh: Líp ¶nh cho phÐp bé gi¶i m· x¸c ®Þnh lo¹i ¶nh cña ¶nh ®−îc m· ho¸ lμ ¶nh I, P hay B. Th«ng tin ®Çu dïng ®Ó chØ thø tù truyÒn khung ®Ó bé gi¶i m· cã thÓ s¾p xÕp c¸c ¶nh theo mét thø tù ®óng. Th«ng tin ®Çu cña ¶nh cßn chøa c¸c th«ng tin ®«ng bé, ®é ph©n gi¶i vμ ph¹m vi cña vector chuyÓn ®éng. e. Nhãm ¶nh: Nhãm ¶nh lμ mét tæ hîp rÊt nhiÒu c¸c khung I, P vμ B. CÊu tróc cña nhãm ¶nh ®−îc x¸c ®Þnh bëi hai tham sè m vμ n. Mçi nhãm ¶nh b¾t ®Çu b»ng khung I vμ x¸c ®Þng ®iÓm b¾t ®Çu ®Ó t×m kiÕm vμ biªn tËp. Th«ng tin gåm 25 bÝt chøa m· ®Þnh thêi vμ ®iÒu khiÓn. f.  §o¹n Video: ®o¹n video bao gåm th«ng tin ®Çu, mét sè nhãm ¶nh vμ th«ng tin kÕt thóc ®o¹n. Th«ng tin ®Çu cña ®o¹n video chøa kÝch th−íc mæi chiÒu cña ¶nh, kÝch th−íc ®iÓm ¶nh, tèc ®é bit cña dßng video sè, tÇn sè ¶nh vμ bé ®Öm tèi thiÓu cÇn cã. §o¹n video th«ng tin ®Çu t¹o thμnh mét dßng bÝt ®−îc m· ho¸ gäi lμ dßng c¬ b¶n (Elementary stream). 1.6 Nguyªn lý nÐn dßng bit. Víi c¸c lo¹i ¶nh ®· nãi ë trªn, viÖc m· ho¸ theo lo¹i nμo lμ tuú thuéc vμo nhμ thiÕt kÕ. Tuy nhiªn cÊu tróc cña bé m· ho¸ MPEG cã thÓ theo s¬ ®å sau: · Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña m¹ch m· ho¸ MPEG C¸ch ho¹t ®éng cña bé m· ho¸ phô thuéc vμo lo¹i h×nh ¶nh m· ho¸ t¹i thêi ®iÓm ®ang xÐt. NÐn MPEG lμ sù kÕt hîp gi÷a nÐn trong ¶nh vμ nÐn liªn ¶nh. D¹ng thøc ®Çu vμo lμ Rec-601 4:2:2 hoÆc 4:2:0 ®−îc nÐn liªn ¶nh tr−íc t¹o ra ¶nh kh¸c biÖt ë ®Çu ra bé céng. ¶nh nμy sau ®ã l¹i ®−îc nÐn trong ¶nh qua c¸c b−íc: BiÕn ®æi DCT , l−îng tö ho¸, m· ho¸. Cuèi cïng ¶nh nμy ®−îc trén víi vector chuyÓn ®éng ®−a ®Õn bé khuÕch ®¹i ®Öm sÏ thu ®−îc ¶nh ®· nÐn. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  54 §å ¸n tèt ngiÖp  §iÒu khiÓn tèc ®é bÝ B¶ng ®iÖn tö  TruyÒn h×nh sè 4:2:2 4:2:0  ∑  DTC  l − îng tö ho ¸  m· ho¸ en trop y  Trén  Khu yÕc h ®¹ i ® Öm g i¶i l − în g tö ho¸ ∑  I D TC ¶ nh dù ®o ¸n  ¶n h s o s¸nh Vector chuyÓn ®éng X¸c ® Þnh v ec tor ch uyÓ n ®é ng §iÒu khiÓn nhãm ¶nh H31. S¬ ®å khèi cñaqu¸ tr×nhm· ho¸ MPEG Tèc ®é bit cña tÝn hiÖu video ®−îc nÐn kh«ng cè ®Þnh, phô thuéc vμo néi dung ¶nh ®anh xÐt. Ng−îc l¹i, t¹i ®Çu ra cña bé m· ho¸, dßng bit ph¶i cè ®Þnh ®Ó x¸c ®Þnh tèc ®é cho dung l−îng kªnh truyÒn. Do ®ã, t¹i ®Çu ra cña bé m· ho¸ ph¶i cã bé nhí ®Öm ®é lín. Bé m· ho¸ ph¶i kiÓm tra tr¹ng th¸y ®Çy cña bé nhí ®Öm khi sè liÖu trong bé nhí ®Öm gÇn b»ng dung l−îng cùc ®¹i, th× c¸c hÖ sè biÕn ®æi DCT ®−îc l−îng tö ho¸ Ýt chÝnh x¸c h¬n. Trong tr−êng hîp ng−îc l¹i, cã nghi· lμ bé nhí ®Öm chøa sè liÖu qu¸ Ýt, th× viÖc l−îng tö ho¸ c¸c hÖ sè sÏ t¨ng lªn. Qu¸ tr×nh gi¶i m· theo lý thuyÕt lμ qu¸ tr×nh ng−îc l¹i víi qu¸ tr×nh m· ho¸ ë trªn. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  55 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè 2. Tiªu chuÈn MPEG-1 Lμ tiªu chuÈn nÐn mét ¶nh ®éng cã kÝch th−íc 320x240 vμ tèc ®é bÝt cßn tõ mét Mbit/s ®Õn 1,5 Mbit/s dïng cho ghi h×nh trªn b¨ng tõ vμ ®Üa quang(Cd) ®ång thêi truyÒn dÉn trong c¸c m¹ng (vÝ dô m¹ng m¸y tÝnh). 2.1 Tiªu chuÈn MPEG-2 MPEG-2 h−íng tíi c¸c øng dông réng r·i h¬n vμ cã tèc ®é bit cao h¬n MPEG-1, bao gåm c¸c øng dông DSM( l−u tr÷ sè) c¸c hÖ thèng TV hiÖn t¹i nh−(PAL,NTSC, SECAM)c¸p, thu l−¬ng tin tøc ®iÖn tö, truyÒn h×nh trùc tiÕp qua vÖ tinh, EDTV(truyÒn h×nh më réng ), HDTM(truyÒn h×nh ®é ph©n gi¶i cao)... Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  56 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè ch−¬ng III. AUDIO Sè Vμ C¸C TI£U CHUÈN NÐN AUDIO Sè i. kh¸i niÖm ©m thanh. ¢m thanh lμ do vËt thÓ rung ®éng, ph¸t ra tiÕng vμ lan truyÒn ®i trong kh«ng khÝ. Së dÜ tai ta nghe ®−îc nhê cã mμng nhÜ. Mμng nhØ nèi liÒn víi hÖ thènh thÇn kinh. ¢m thanh còng truyÒn lan ®−îc trong c¸c chÊt khÝ, chÊt láng, chÊt r¾n... nh−ng kh«ng truyÒn lan ®−îc trong ch©n kh«ng. Mét sè chÊt truyÒn ©m rÊt kÐm, th−¬ng lμ lo¹i mÒm, xèp nh− b«ng, da, cá kh«. C¸c chÊt nμy gäi lμ chÊt hót Èm, ®−îc dïng lμm lãt t−êng c¸c r¹p h¸t, c¸c phßng c¸ch ©m... ®Ó hót Èm, gi¶m tiÕng vang. VËn tæc truyÒn lan cña ©m thanh phô thuéc vμo chÊt truyÒn ©m. VÝ dô nh− kh«ng khÝ lμ 340m/s, trong n−íc lμ 1480m/s, trong s¾t lμ 5000m/s. TÇn sè cña ©m ®¬n lμ sè lÇn giao ®éng cña kh«ng khÝ truyÒn ©m trong mét gi©y ®ång hå. Tai ng−êi cã thÓ nghe thÊytÇn sè tõ kho¶ng 16Hz ®Õn 20.000Hz. · D¶i tÇn tõ 16Hz ®Õn 20.000hz gäi lμ tÇn sè ©m thanh (hay ©m tÇn) · D¶i tÇn sè d−íi 16Hz gäi lμ h¹ ©m. · D¶i tÇn trªn 20.000Hz gäi lμ siªu ©m. II. Ph¸t tÝn hiÖu ©m thanh. II.1.1 S¬ ®å khèi m¸y ph¸t tÝn hiÖu ©m thanh. An ten Sãng chñ §iÒu khiÓn  Trung gian Nguån TÝn hiÖu  C«ng suÊt §iÒu chÕ ©m thanh  Fid¬ H32. S¬ ®å khèi m¸y ph¸t Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  57 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè II.1.2 Chøc n¨ng tõng khèi. 1.Khèi cña sãng: Cã thÓ lμ mét tÇng hoÆc mét sè tÇng cã kÕt cÊu phøc t¹p. NhiÖm vô cña nã lμ t¹o ra dao ®éng ®iÖn tÇn sè gèc ®Ó cung cÊp cho c¸c tÇn sè sau. V× vËy goi lμ chñ sãng. 2. Khèi trung gian : Cã thÓ lμ tÇng khuÕch ®¹i ®Ó t¨ng ®iÖn ¸p vμ c«ng suÊt tõ sãng chñ ®−a sang. Tïy theo yªu cÇu cña mæi m¸y ph¸t mμ tÇng trung gian cã thÓ lμ c¸c tÇng ®Öm, nh©n hoÆc chia. TÇng ®Öm võa ®Ó khuÕch ®¹i võa ®Ó c¸ch ly ¶nh h−ëng cña tÇng sau ®èi víi chñ sãng, gi÷ cho chñ sãng æn ®Þnh. TÇng nh©n hoÆc chia ®Ó t¨ng tÇn sè hoÆc gi¶m tÇn sè hai ba lÇn...So víi tÇn sè chñ sãng ®−a sang tuú theo yªu cÇu cña m¸y ph¸t. §Ó ®¶m b¶o cho yªu cÇu cung cÊp cho c¸c khèi c«ng xuÊt tr−íc khi ra anten, trong khèi trung gian cã thÓ cã thªm nmét vμi tÇng khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p vμ c«ng xuÊt cao tÇn tuú theo tõng m¸y. 3. Khèi c«ng xuÊt : Lμ tÇng khuÕch ®¹i c«ng xuÊt ®Ó ®¶m b¶o cã ®ñ yªu cÇu c«ng xuÊt ph¸t ra anten. 4. Anten: Cã nhiÖm vô biÕn dao ®éng ®iÖn cao tÇn thμnh sãng ®iÖn tõ truyÒn lan ra kh«ng gian, tuú theo m¸y ph¸t vμ yªu cÇu th«ng tin mμ thiÕt bÞ anten cã thÓ ®¬n gi¶n hay phøc t¹p, cã thÓ bøc x¹ sãng ®iÖn tõ cã h−íng hoÆc kh«ng h−íng. 5. 6.  HÖ thèng fidow truyÒn dÉn n¨ng l−îng cao tÇn ë ®Çu ra m¸y ®Õn anten. Khèi ®iÒu chÕ : Trong m¸y ph¸t thanh th−êng cã tiÒn t¨ng ©m vμ nÐn, c¸c tÇng khuÕch ®¹i ©m tÇn vμ thiÕt bÞ ®iÒu chÕ. 7.  Khèi nguån: Th−êng lμ tËp hîp c¸c lo¹i chØnh l−u vμ c¸c thiÕt bÞ cung cÊp ®iÖn cho tõng m¸y ph¸t. 8. Khèi ®iÒu khiÓn: Dïng ®Ó ®iÒu khiÓn m¸y ho¹t ®éng gi÷ an toμn cho ng−êi khai th¸c vμ cho thiÕt bÞ. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  58 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè II.2. S¸u chØ tiªu chÊt l−îng cho m¸y ph¸t tÝn hiÖu ©m thanh. II.2.1 §é æn ®Þnh tÇn sè. Lμ mét chØ tiªu rÊt nghiªm ngÆt ®èi víi m¸y ph¸t. Bªn m¸y thu chØ cã thÓ thu ®−îc th«ng tin liªn tôc vμ tèt khi tÇn sè bªn ph¸t kh«ng xª dÞch ra giíi h¹n cho phÐp. Do ®ã, tÇn sè m¸y ph¸t ph¶i ®¶m b¶o giíi h¹n ®é æn ®Þnh cho phÐp VD m¸y ph¸t tÇn sè 7MHz ®−îc phÐp xª dÞch kh«ng qu¸ ±3.10-6. §é æn ®Þnh tÇn sè do khèi chñ sãng quyÕt ®Þnh lμ chñ yÕu. II.2.2 MÐo tÇn sè: Lμ møc ®é khuÕch ®¹i kh«ng ®ång ®Òu ®èi víi c¸c tÇn sè cã c¸c tÝn hiÖu cã Ých cÇn ph¸t ®i, lμm t−¬ng quan vÒ møc ®é cña c¸c tÇn sè ©m thanh trong néi dung tin tøc kh«ng cßn trung thùc n÷a. II.2.3 MÐo phi tuyÕn. ChÝnh lμ mÐo d¹ng cña tÝn hiÖu hay cßn gäi lμ mÐo kh«ng ®−êng th¼ng. TÝn hiÖu cÇn truyÒn ®i lμ h×nh sin nh−ng qua m¸y ph¸t sãng hμi nªn bÞ biÕn d¹ng ®i kh«ng cßn lμ h×nh sin n÷a mÐo phi tuyÕn to lín th× ©m thanh sÏ bÞ nhÑ, rÌ.. MÐo phi tuyÕn cμng Ýt th× ©m thanh cμng trung thùc. MÐo phi tuyÕn chñ yÕu do chÕ ®é c«ng t¸c cña tÇng khuÕch ®¹i tÝn hiÖu, ®iÒu chÕ, khuÕch ®¹i dao ®éng ®· ®iÒu chÕ quyÕt ®Þnh. II.2.4 §é s©u ®iÒu chÕ. Cßn gäi lμ hÖ ®iÒu chÕ chØ tiªu rÊt quan träng trong c¸c m¸y ph¸t ®iÒu chÕ biªn ®é. Nã lμ tû sè gi÷a biªn ®é ®iÖn ¸p tÝn hiÖu víi ®iÖn ¸p dao ®éng cao tÇn. Trong c¸c m¸y ph¸t thanh ®iÒu chÕ biªn ®é th× ®é s©u ®iÒu chÕ ®¹t trung b×nh lμ: 70% ®Õn 80%. II.2.5 Møc b−íc x¹ sãng hµi. Lμ sãng cã tÇn sè gÊp hai ba lÇn tÇn sè c«ng t¸c cña m¸y ph¸t. Ng−êi ta ph¶i h¹n chÕ bøc x¹ sãng hμi cña m¸y ph¸t, nhÊt lμ m¸y ph¸t do cã c«ng xuÊt lín. V× khi cã sãng hμi ph¸t ra sÏ lμm gi¶m hiÖu xuÊt cña m¸y ph¸t vμ g©y ra can nhiÓu cho c¸c ®μi kh¸c, nÕu sãng hμi trïng tÇn sè hoÆc ngay kÒ tÇn sè c«ng t¸c cña ®μi ®ã. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  59 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè II.2.6 Møc t¹p ©m vµ tiÕng ï. Lμ nh÷ng tiÕng ån trong m¸y ph¸t t¹o ra, sÏ can nhiÔu ®Õn tÝn hiÖu cã Ých khi møc t¹p ©m vμ tiÕng ï lín cã thÓ kh«ng thÓ nhËn biÕt ®−îc néi dung tin tøc n÷a. Møc t¹p ©m vμ tiÕng ï ®−îc so s¸nh víi møc ®é tÝn hiÖu cã Ých. §Ó æn ®Þnh tÇn sè, mÐo tÇn sè, mÐo phi tuyÕn, ®é s©u ®iÒu chÕ, møc bøc x¹ sãng hμi møc t¹p ©m vμ tiÕng ï lμ nh÷ng chØ tiªu c¬ b¶n ®èi víi m¸y ph¸t thanh sãng dμi trung g¾n. II.3 Nguyªn lý ghi ©m. II.3.1 C¸c ph−¬ng ph¸p ghi ©m §èi víi tÝn hiÖu ©m thanh t−¬ng tù cã c¸c ph−¬ng ph¸p ghi truyÒn thèng sau: 1. Ghi ©m c¬ giíi: Dïng thiÕt bÞ c¬ giíi kh¾c nh÷ng tÝn hiÖu ©m thanh thμnh d¹ng c¸c r¶nh vßng trßn trªn ®Üa nhùa. Khi cÇn ph¸t l¹i ©m thanh trªn ®Üa ghi, th× cho kim ®Üa h¸t chuyÓn ®éng trªn nh÷ng r·nh vßng ®ã øng dông trong ®Üa h¸t. 2. Ghi ©m quang häc: Lμ ph−¬ng ph¸p dïng mirco vμ bé ®iÒu chÕ quang ®Ó ®−a ©m thanh cÇn ghi vμo nh÷ng phiÕn nhùa c¶m quang. Råi ®em phiÕn nhùa ®· ®Þnh h×nh ghi ©m, khèng chÕ ¸nh s¸ng cña ®Ìn quang häc chiÕu tíi, ®Ó ph¸t ra tÝn hiÖu ban ®Çu. Ph−¬ng ph¸p nμy øng dông trong ®iÖn ¶nh. 3. Ghi ©m tõ: Lμ ph−¬ng ph¸p dïng dßng ®iÖn ©m tÇn t¸c ®éng lªn b¨ng tõ ®Ó l¹i tõ d− trªn b¨ng tõ theo quy luËt cña dßng ®iÖn ©m tÇn. Lóc ph¸t l¹i th× nh÷ng møc tõ d− trªn b¨ng qua ®Çu tõ ®äc l¹i biÕn thμnh dßng ®iÖn ©m tÇn. Ph−¬ng ph¸p nμy øng dông trong truyÒn thanh vμ ®êi sèng. II.3.2 C¸c chØ tiªu chÊt l−îng cña m¸y ghi ©m. 1. Tèc ®é chuyÓn b¨ng ®Þnh d¹ng: §ã lμ tèc ®é chuyÓn ®éng danh ®Þnh cña b¨ng tõ ch¹y qua ®Çu tõ. Tèc ®é chuyÓn b¨ng tÝnh theo cm/s. M¸y ghi ©m cã chÊt l−îng cμng cao th× tèc ®é chuyÒn b¨ng cμng lín. Th−êng lμ 76,2cm/s, 38cm/s, 9,53cm/s, 4,76cm/s. NÕu tèc ®é t¨ng hay chËm qu¸ møc th× sÏ ph¸t sinh ra mÐo tÇn sè, nhanh qu¸ th× tiÕng nghe eo Ðo chËm qu¸ th× tiÕng nghe Ò μ...Khi ®äc b¨ng ë m¸y kh¸c th× tèc ®é chuyÓn b¨ng sai lªch kh«ng qu¸ 0,2% so víi tèc ®é khi ghi. 2. Møc sai ®iÖu: Lμ mÐo do tèc ®é chuyÓn b¨ng kh«ng ®Òu trong khi ghi hoÆc trong khi ®äc b¨ng. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  60 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè 3.D∙i tÇn sè c«ng t¸c: C¸c m¸y ghi ©m cã chÊt l−îng cao bao giê còng cã d¶i tÇn c«ng t¸c rÊt réng. Tèc ®é nhanh cña d¶i tÇn sè r«ng h¬n khi dïng tèc ®é chËm. VÝ dô: øng víi19,05cm/sd¶i tÇn c«ng t¸c lμ 40÷12.000Hz víi tèc ®é 9,53cm/s cã d¶i tÇn sè c«ng t¸c lμ 60÷10.000Hz 4.MÐo tÇn sè: Do c¸c nguyªn nh©n sau · · · · Khi ghi hay khi ®äc, tèc ®é chuyÓn b¨ng kh«ng æn ®Þnh. Tèc ®é ®äc kh«ng cïng víi tèc ®é ghi. Bé khuÕch ®¹i kh«ng khuÕch ®¹i ®ång ®Òu c¶ ë d¶i tÇn sè c«ng t¸c. C¸c ®Çu tõ cã kÕt cÊu hoμn chØnh, b¨ng tõ sÊu. §é mÐo tÇn sè cña m¸y ghi ©m phô thuéc vμo c¸p tuyÕn tÇn sè cña hÖ thèng ghi tõ vμ møc hiÖu chØnh tÇn sè cña bé khuÕch ®¹i. 5. MÐo kh«ng ®−êng th¼ng Cña m¸y ghi ©m phô thuéc vμo ®é mÐo kh«ng ®−êng th¼ng cña ®é mÐo ghi tõ vμ cña phÇn khuÕch ®¹i tÝn hiÖu ®é meã kh«ng ®−êng th¼ng cña hÖ thèng ghi tõ g©y ra do t−¬ng quan kh«ng ®−êng th¼ng gi÷a l−îng c¶m øng tõ d− vμ trÞ sè dßng ®iÖn ë ®Çu tõ ghi. MÐo kh«ng ®−êng th¼ng sinh ra do nhiÒu nguyªn nh©n · Do c¸c ®−êng cong tõ ho¸ cña b¨ng tõ. · Do ®Æc tuyÕn, chÕ ®é lμm viÖc cña tranzitor cã sai lÖch · Do c¸c ®Çu tõ vμ biÕn ¸p. 6. C«ng xuÊt danh ®Þnh. Lμ c«ng xuÊt ©m tÇn cña bé khuÕch ®¹i ®äc, øng víi ®é mÐo kh«ng ®−êng th¼ng cho phÐp c¸c m¸y ch¹y pin th−êng cã c«ng xuÊt bÐ h¬n m¸y ch¹y ®iÖn, m¸y ch¹y pin cã c«ng xuÊt vμi tr¨m mili o¸t, m¸y ch¹y ®iÖn mét vμi o¸t. 7. §é nh¹y ®Çu vµo: Lμ ®iÖn ¸p ®Çu vμo bé khuÕch ®¹i ghi ®¶m b¶o møc ghi lín nhÊt trªn b¨ng tõ. 8.D¶i ®éng: D¶i ®éng lμ tû sè gi÷a møc tÝn hiÖu ghi vμ ®äc lín nhÊt cña møc tÝn hiÖu ghi vμ ®äc nhá nhÊt. D¶i ®éng phô thuéc vμo tÝnh chÊt cña b¨ng tõ vμ møc ®é t¹p ©m. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  61 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè II.3.3 Nh−îc ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p ghi tÝn hiÖu ©m thanh t−¬ng tù . Do mÐo phi tuyÕn së dÜ lμ do ghi ©m dùa trªn c¬ së cña viÖc biªn ®é tÝn hiÖu tû lÖ víi mét ®¹i l−îng vËt lý nμo ®ã cña vËt lÖu ghi( tõ d− trªn ®Üa, ®é réng r¶nh ghi trªn ®Üa, vËt ghi trªn ®Üa...). Sù h¹n chÕ cña tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m. Do vËy ®· lμm mÊt ®i sù phong phó cña ©m thanh trong tù nhiªn. §Ó kh¾c phôc nh÷ng nh−îc ®iÓm nμy ng−êi ta ®· chuyÓn sang ghi ©m b»ng kû thuËt sè thay b»ng v× ghi ©m t−¬ng tù, ghi ©m sè chuyÓn tõ møc tÝn hiÖu sang m· nhÞ ph©n ®Ó ghi theo chuæi cña c¸c con sè “0” vμ “1” do vËy ®é lín bÐ cña tÝn hiÖu cÇn ghi sÏ kh«ng cßn c¶n trë g× n÷a. III. Kh¸i niÖm c¬ b¶n cña audio sè. Vμo ®Çu thËp niªn 80 c¸c thiÕt bÞ audio sè ®· dÇn dÇn thay thÕ vμ chiÕm lÜnh c¸c audio t−¬ng tù trong s¶n xuÊt vμ ph¸t sãng, −u ®iÓm næi bËt cña audio sè lμ ghi ©m sè nhiÒu lÇn mμ chÊt l−îng kh«ng ghi gi¶m, ®é mÐo tÝn hiÖu mét c¸c lý t−ëng 0,01%, d¶i ®éng ©m thanh lín gÇn ë møc tù nhiªn(>90dP), viÖc t×m kiÕm d÷ liÖu nhanh chãng, l−u tr÷ sè vμ c¸c hÖ thèng s¶n xuÊt ch−¬ng tr×nh audio sè dùa trªn c¬ së m¸y tÝnh tá ra rÊt hiÖu qu¶. C«ng nghÖ sè cho phÐp ghi, xö lý, truyÒn dÉn ph¸t sãng vμ thu sãng hoμn toμn trong m«i tr−êng sè. Mét tiªu chuÈn audio sè ra ®êi víi sî liªn kÕt cña hai hiÖp héi, hiÖp héi kü thuËt audio AES (Audio Engineeting Society)Vμ hiÖp héi truyÒn thanh truyÒn h×nh Ch©u ¢u EBU (european Broadcasting Union) ®· x©y dùng cho nÒn t¶ng ph¸t triÓn cña thiÕt bÞ ghi ©m vμ c¸c thiÕt bÞ t¹i Studio, n¬i xö lý tÝn hiÖu vμ ph©n phèi hoμn toμn sè. ThiÕt bÞ audio sè cã tÝn hiÖu vμo ra t−¬ng tù dïng ®Ó thay thÕ trùc tiÕp c¸c thiÕt bÞ sè vμ ho¹t ®éng trong m«i tr−êng. Trong kû thuËt s¶n xuÊt vμ truyÒn dÈn cã xu h−íng sÏ tiÕn tíi thay thÕ hoμn toμn qu¸ tr×nh ghi, sö lý vμ lμm viÖc trong m«i tr−êng sè. §Ó c¸c thiÕt bÞ sè cã thÓ hoμ nhËp vμo m«i tr−êng t−¬ng tù th× c¸c tÝn hiÖu t−¬ng tù cÇn ph¶i ®−îc chuyÓn ®æi sang sè vμ ng−îc l¹i, tÝn hiÖu sè thùc sù trë nªn hÊp dÈn khi tÝn hiÖu t−¬ng tù qua bé biÕn ®æi A/D ®Ó t¹o thμnh tÝn hiÖu sè vμ cã sai sè kh«ng ®¸ng kÓ. 1. M· ho¸ kªnh truyÒn. §−îc sö dông trong c¸c hÖ sè vμ truyÒn dÉn nh»m lμm cho c¸c ®Æc tÝnh cña d÷ liÖu sau m· ho¸ nguån phï hîp víi c¸c ®Æc tÝnh cña m¸y ghi hay kªnh truyÒn, m· kªnh truyÒn sÏ söa ®æi d÷ liÖu gèc nh»m ®¹t ®−îc mËt ®é bit cao Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  62 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè nhÊt cã thÓ ®−îc trong giíi h¹n ®Æc tÝnh cña d¶i th«ng kªnh truyÒn.dßng ®iÖn mét chiÒu hay c¸c tÇn sè thÊp sÏ ®−îc chuyÓn ®æi trong qu¸ tr×nh nμy trong truyÒn dÉn, d÷ liÖu truyÒn dÉn phô thuéc vμo tèc ®é chuyÓn ®æi th«ng tin ph¶i nhá h¬n dung l−îng kªnh truyÒn, dÉn ®Õn sù kh«ng thÝch øng víi kªnh truyÒn, d¶i th«ng kªnh truyÒn ph¶i ®−îc c¶i thiÖn khi d÷ liÖu truyÒn dÉn ®¹t ®−îc cã ®Æc tÝnh tèt nhÊt do ®ã gi¶i thÝch cho qu¸ tr×nh m· ho¸ kªnh truyÒn. M· ho¸ kªnh truyÒn lμ lμm cho h×nh d¹ng phæ tÝn hiÖu audio sè bÞ mÐo nhá nhÊt. Hai tæ chøc AES vμ EBU ®· ®−îc ®−a ra c¸c tiªu chuÈn truyÒn dÉn tÝn hiÖu audio sè nh− tiªu chuÈn AES3-1992, ANSIS4-1992, IEC-1958. 2. §Æc ®iÓm cña tÝn hiÖu sè liÖu AES/EBU. §Æc tr−ng dao diÖn cña ®Þnh d¹ng chuyªn dïng AES/EBU §Þnh d¹ng :Sù truyÒn dÉn nèi tiÕp cña hai khung sè liÖu ®−îc lÊy mÉu vμ m· ho¸ tuyÕn tÝnh. C¸c th«ng sè ph¸t: · TÝn hiÖu c©n b»ng. · C¸c bé nèi XLR (æ c¾m) víi ch©n ®ùc vμ ch©nc¸i. Ch©n 1 :§Çu c¸p, tÝn hiÖu m¸t(®Êt). Ch©n 2 ch©n tÝn hiÖu (kh«ng ph©n biÖt) Ch©n 3 ch©n tÝn hiÖu (kh«ng ph©n biÖt) Trë kh¸ng nguån: 110 ±20%. C©n b»ng <-30dB (6MHz). Biªn ®é tÝn hiÖu ra tõ hai ®Õn 7v qat t¶i lμ 110 ohm. C©n b»ng . Thêi gian qu¸ ®é lªn xuèng 5 ®Õn 30 ns. C¸c th«ng sè thu. §Çu vμo c©n b»ng. C¸c bé nèi XLR(æ c¾m XLR ) Ch©n 1 ®Çu c¸p ch©n m¸t ®Êt Ch©n 2 ch©n tÝn hiÖu (kh«ng ph©n biÖt ) Ch©n 3 ch©n tÝn hiÖu (kh«ng ph©n biÖt ) Trë kh¸ng vμo: 110 ±20%. HÖ sè thu tin cËy: Qu¸ 7v t¹i 20 Khz. Møc tÝn cËp cùc ®¹i 7v. Lo¹i c¸p ®«i d©y xo¾n cã vá bäc cù ly cho phÐp lμ 100 ®Õn 250m. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  63 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè 3. C¸c ®Æc ®iÓm dao diÖn kªnh chuÈn AES/EBU. §Þnh d¹ng kªnh ng−êi ta sö dông ®−îc dïng trong thiÕt bÞ CDS vμ RDATS (CD- Compact RISK vμ RDAT-Rotari Drgital-audio tabe-b»ng audio sè quay ) víi tÝn hiÖu sè vμo ®Çu ra. Nã còng ®−îc biÕt ®Õn trong dao diÖn sè §Þnh d¹ng: · TruyÒn dÉn nèi tiÕp cña hai kªnh sè liÖu ®−pîc lÊy mÈu vμ m· ho¸ tuyÕn tÝnh. C¸c th«ng sè ph¸t. · TÝn hiÖu ra kh«ng c©n b»ng · C¸c bé nèi (r¾c c¾m ©m thanh RCA) · BiÕn ®æi tÝn hiÖu ra:500mv øng víi t¶i 75v Th«ng sè thu : · TÝn hiÖu vμo kh«ng c©n b»ng · C¸c bé nèi r¾c c¾m ©m thanh · Trë kh¸ng vμo 75 om 4. Gi¶i m· vµ c¸c kªnh tÝn hiÖu AES/EBU. Bé gi¶i m· BPM ®−îc dïng ®Ó kh«i phôc chuæi tÝn hiÖu audio sè AES/EBU ®· m· ho¸ BPM thμnh dßng sè liÖu. Sau ®ã, c¸c tÝn hiÖu sè liÖu hai kªnh cña bé ghÐp däng sè liÖu ®−îc t¸ch ra thμnh hai bit sè liÖu audio song song. C¸c bit phô (V, U, C, P) còng ®−îc trÝch tõ mçi khung con ®Ó ®iÒu chØnh qu¸ tr×nh sö lý vμ ®ång bé c¸c khung phô vμ toμn bé khung Bé xen sè liÖu, khi cã sù hiÖn diÖn cña t¹p ©m, ®−îc giíi thiÖu nh− mét bé biÕn ®éng t¹i bªn thu. Bé biÕn ®éng ®−îc hiÓu lμ cã ®Æc tÝnh dÔ thay ®æi trong thêi gian truyÒn dÉn cña bé gi¶i m· bÝt. Bé läc ®−îc sö dông ®Ó lo¹i trõ t¹p ©m tr−íc khi xen sè liÖu. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  64 §å ¸n tèt ngiÖp  Kh«i phuc  TruyÒn h×nh sè CK XÐn sè liÖu xung clock CKData CK ChuyÓn ®æi  Läc  Gi¶i m· ®¸nh dÊu l −îng ChuyÓn ®æinèi tiÕp – song song vμ t¸ch kªng Bé ®Öm kªnh 1 Bé ®Öm kªnh 2 Syne(dong) V.U.C.D bit H33. Bé gi¶i m· vµ t¸ch kªnh dßng bÝt sè liÖu audio AES/EBU nèi tiÕp 5. §ång bé audio sè. C¸c tÝn hiÖu audio sè ®−îc t¹o tõ c¸c mÉu rêi r¹c.NÕu ta muèn chÌn, trén hay ghÐp c¸c tÝn hiÖu audio sè tõ c¸c nguån kh¸c nhau, ®ßi hái ph¶i cã tÝn hiÖu ®ång bé cña mæi mÉu tõ nguån chuÈn. TÝn hiÖu audio cÇn ph¶i ®−îc bæ xung nh»m t¹o ra mét tÝn hiÖu audio sè ®Çy ®ñ, trong ®ã kh«ng cßn c¸c sù cè nh− tiÕng l¸ch c¸ch hay ån trong tÝn hiÖu. Sù phøc t¹p cña ®ång bé ho¸ cã thÓ thay ®æi tuú theo vÊn ®Ò quan t©m lμ ®ång bé gi÷a c¸c nguån tÝn hiÖu audio hay gi÷a c¸c nguån tÝn hiÖu audio vμ Video. 6. §ång bé gi÷a c¸c tÝn hiÖu audio sè . Tiªu chuÈn AESII-1991 ®· chØ râ kh¶ n¨ng ®ång bé ho¸ c¶ tÇn sè vμ pha cña c¸c thiÕt bÞ vËn hμnh trong audio. C¸c m¸y ph¸t chuyªn dông ph©n phèi c¸c tÝn hiÖu chuÈn rÊt æn ®Þnh vμ phôc vô cho viÖc ®ång bé ho¸ tÇn sè t¹o ®iÒu kiÖn cho ch−¬ng tr×nh audio lín. Trong tr−êng hîp nμy thiÕt bÞ s¶n xuÊt c¸c thiÕt bÞ con, cßn c¸c m¸y ph¸t chuÈn lμ m¸y chñ. Trong c¸c audio nhá, cã thÓ dïng tÝn hiÖu ra cña bé thiÕt bÞ kh¸c th«ng qua bé khuÕch ®¹i ph©n phèi tÝn hiÖu sè. Tiªu chuÈn AESII chØ râ c¸c mÉu tÝn hiÖu audio sè ph¶i cïng pha víi tÝn hiÖu chuÈn, §é lÖch pha cho phÐp cña khung audio t¹i ®Çu ph¸t lμ ±5% vμ t¹i ®Çu thu ±25%. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  65 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè Hai tÝn hiÖu cña ¸dio sè cã tÇn sè lÊy mÉu kh¸c nhau hoËc kh«ng thÓ ®ång bé cïng nhau th× c¸c bé chuyÓn ®æi tèc ®é lÊy mÉu vμ ®ång bé ®−îc sö dông. Qu¸ tr×nh ®ång bé thùc hiÖn ®−îc khi tèc ®é cña hai dßng sè liÖu ®−îc kiÓm so¸t vμ cã mèi quan hÖ víi nhau ®é phøc t¹p vμ chi phÝ cña thiÕt bÞ cao h¬n khi qu¸ tr×nh ®ång bé kh«ng ®−îc thùc hiÖn. V× c¸c mÉu tÝn hiÖu ë ®Çu ph¸t vμ ®Çu thu kh«ng cã mèi liªn hÖ nμo. 7. §ång bé gi÷a tÝn hiÖu audio sè vµ tÝn hiÖu video. Trong truyÒn h×nh tÝn hiÖu ©m thanh sè chuÈn cÇn ph¶i ®−îc ®ång bé víi tÝn hiÖu video chuÈn nh»m ng¨n chÆn hiÖn t−îng trÔ gi÷a tÝn hiÖu audio vμ tÝn hiÖu video, vμ cho phÐp chuyÓn m¹ch gi÷a tÝn hiÖu audio vμ tÝn hiÖu video kh«ng cã tiÕng l¸ch t¸ch. Trong hÖ thèng 625/50, sè l−îng c¸c mÉu audio trªn mét khung video ®−îc quy ®Þnh chÝnh x¸c (1920 mÉu audio víi tÇn sè l©ý mÉu 48KHz). Mèi quan hÖ vÒ pha gi÷a tÝn hiÖu audio vμ tÝn hiÖu video ®−îc duy tr× mét c¸ch rÔ dμng. TÝn hiÖu ©m thanh tiªu chuÈn audio AES 3 cã thÓ gi÷ ®ång bé víi tÝn hiÖu video bëi v× tÝn hiÖu chuÈn 48 KHz nhËn ®−îc tõ tÝn hiÖu video chuÈn trong hÖ thèng 625 dßng. 7.1 Ghi audio sè. §Þnh d¹ng b¨ng audio sè DAT (digital audio tape) ®Çu tiªn ®−îc ph¸t truyÓn cho m¸y ghi ©m d©n dông (®Çu tõ quay nªn cßn gä lμ R-DAT, Rotary digital audio tape). Tuy nhiªn DAT cã chÊt l−îng cao, nªn ®−îc dïng cho môc ®Ých chuyªn dông. C¸c tÝn hiÖu vμo t−¬ng tù ®−îc sè ho¸, m· ho¸ kªnh (®iÒu chÕ 8-10) tr−íc khi ghi ©m trªn b¨ng kim lo¹i 3,81mm. §Þnh d¹ng R-DAT gåm 4 mode ghi/ph¸t, lÊy mÉu 48KHz, vμ 2 mode ph¸t l¹i tèc ®é lÊy mÉu 44,1KHz. · C¸c ®Æc tr−ng cña R-DAT §Æc tr−ng chung: · · · · · Sè kªnh audio:2 Th¬i gian ghi:2h (4h, 32KHz, mode2). §Çu tõ kh«ng tiÕp ®Êt, ®Çu ghi trïng víi ®Çu ph¸t. Thêi gian dß mμnh :200 lÇn so víi b×nh th−êng KÝch th−íc Casselte:73x54x10,5mm. §Æc tr−ng ®iÖn: · §¸p øng tÇn sè:ph¼ng 10Hz÷22KHz (fS=48KHz) · D¶u ®éng:96dB Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  66 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè · TÇn sè lÊy mÉu · 32KHz · 44,12Khz · 48KHz (chÊt l−îng cao) LÊy mÉu: · 16 bit tuyÕn tÝnh, 48vμ44,1Khz · 12 bit phi tuyÕn,32 KHz(mode) · MÐo:<0,005% §Æc tr−ng c¬: · 30mm trèng ®Çu tõ,900 · Trèng:2000r/min(1000r/min*32Khz mone2) · Tèc ®é b»ng:8,15monls (4,075mm/s*32KHz,mode2) · §é réng r·nh: 13,591mm · §é réng b¨ng: 3,81mm · §é dÇy b¨ng: 13mm .C¬ së vÒ nÐn audio. 7.2. Kh¸i niÖm kü thuËt nÐn sè liÖu audio. Ngμy nay, trong c¸c hÖ thèng truúªn h×nh ®· ®−îc s÷ dông c¸c hÖ thèng ©m thanh ®a kªnh tíi tËn hé gia ®×nh. Khi dung l−îng l−u tr÷ vμ ®é réng kªnh truyÒn sè liÖu ®−îc quan t©m ®óng møc, tèc ®é dßng sè liÖu cña c¸c tÝn hiÖu ©m thanh nμy sÏ cã ®ñ ®é lín ®Ó gi÷ ®−îc møc ©m thanh trung thùc. VÝ dô víi 16 bit m· ho¸ tÝn hiÖu audio lÊy mÉu t¹i tÇn sè lÊy mÉu 48KHz t¹o ra dßng sè liÖu cã tèc ®é 1,54 Mbit/s. Nh− vËy, tèc ®é dßng sè liÖu trong hÖ thèng ©m thanh ®a kªnh ®¹t ®−îc tæng céng lμ 4,5Mbit/s. Tuy nhiªn thêi gian l−u tr÷ vμ gi¸ thμnh thiÕt bÞ rÊt cao. VËy ®Ó gi¶m gi¸ thμnh vμ tèc ®é l−u tr÷ lμ ta phaie nÐn dßng sè liÖu audio sè. HÖ thèng nÐn tÝn hiÖu ©m thanh lμ lo¹i bá ®i nh÷ng thμnh phÇn th«ng tin d− thõa trong c¸c tins hiÖu audio. TÝn hiÖu audio ®· ®−îc nÐn ®−îc tæ hîp trong m¸y tÝnh t¹o cho c¸c øng dông ®a truyÒn th«ng nh− ph©n phèi ch−¬ng tr×nh trªn ®Üa Cd- ROMS vμ qua m¹ng. Vμ nã còng cã thÓ ®em sö dông trong truyÒn h×nh qu¶ng b¸ qua vÖ tinh(DSB) 7.3. Kü thuËt nÐn sè liÖu audio. Kü thuËt m· ho¸ nguån ®−îc dïng ®Ó lo¹i bá ®é d− thõa cña tÝn hiÖu audio vμ c¸c kü thuËt “psychoa causlic m¸king- che mÆt n¹ t©m sinh lý nghe” ®−îc dïng ®Ó Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  67 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè nhËn d¹ng vμ lo¹i bá néi dung kh«ng thÝch hîp (c¸c maaux kh«ng ph¶i lμ audio). Cã hai kü thuËt nÐn d÷ liÖu chÝnh sau ®©y. 7.3.1. NÐn kh«ng tæn hao. NÐn kh«ng tæn hao cho phÐp kh«i phôc th«ng tin d÷ liÖu gèc sau bé gi¶i nÐn mμ kh«ng g©y ra tæn hao (ng−îc l¹i víi nÐn ). Nã lo¹i bá ®é d− thõa thèng kª tån t¹i trong tÝn hiÖu audio b»ng c¸c gi¸ trÞ dù b¸o tõ c¸c mÉu tr−íc. Cã thÓ ®¹t tû lÖ nÐn thÊy (tèt nhÊt lμ2:1)vμ phô thuéc vμo ®é phøc t¹p cña tÝn hiÖu audio gèc. Nhê m· ho¸ dù b¸o miÒn thêi gian mμ ta cã thÓ nÐn kh«ng tæn hao. · ThuËt to¸n vsai: TÝn hiÖu audio cã chøa c¸c ©m lÆp l¹i còng nh− sè l−îng lín ®é d− thõa vμ c¸c ©m thanh kh«ng thÝch hîp. D÷ liÖu lÆp l¹i ®−îc lo¹i bá trong qu¸ tr×nh m· ho¸ vμ ®−îc kh«i phôc l¹i t¹i phÇn gi¶i m·. Kü thuËt DPCM (®iÒu xung m· visai) còng ®−îc sö dông trong tÝn hiÖu audio. TÝn hiÖu audio ®−îc t¸ch ra thμnh mét sè c¸c b¨ng tÇn con cã chøa mét sè ©m rêi r¹c. Sau ®ã m· ho¸ b»ng DPCM vμ bé dù b¸o thÝch hîp cho c¸c tÝn hiÖu cã chu kú ng¾n. Lo¹i m· ho¸ thÝch nghi nμy thùc hiÖn trªn c¬ së quan s¸t n¨ng l−îng tÝn hiÖu ®Çu vμo nh»m s÷a ch÷a kÝch cì b−íc l−îng tö phï hîp. B−íc nμy ®−îc gäi lμ thÝch nghi DPCM(ADPCM). · Bé m· ho¸ entropy t¸ch ®é d− thõa b»ng c¸ch biÓu diÔn c¸c hÖ sè l−îng tö ho¸ cña b¨ng tÇn con nh»m n©ng cao hiÖu qu¶ m· ho¸. C¸c hÖ sè nμy ®−îc truyÒn theo bËc t¨ng tÇn sè, t¹o c¸c gi¸ trÞ lín t¹i c¸c tÇn sè thÊp vμ b−íc ch¹y dμi cña c¸c gi¸ trÞ nhá hoÆc gÇn b»ng 0 cho c¸c tÇn sè cao. · C¸c th«ng sè qu¸ t¶i khèi d÷ liÖu: C¸c gi¸ trÞ nhÞ ph©n tõ qu¸ tr×nh biÕn ®æi(sè sang t−¬ng tù)Adc, ®−îc nhãm thμnh c¸c khèi d÷ liÖu c¶ trong miÒn thêi gian lÉn trong miÒn tÇn sè. 7.3.2. NÐn tÝn hiÖu sè cã tæn hao. NÐn cã tæn hao nhê kÕt hîp hai hay nhiÒu kü thuËt sö lý ®Ó sö dông ®Æc ®iÓm c¸c HAS lμ t¸ch c¸c thμnh phÇn phæ cã biªn ®é nhá gi÷a c¸c thμnh phÇn phæ cã biªn ®é lín. Ph−¬ng ph¸p gi¶m sè liÖu xö lý cao cã hÖ sè nÐn tõ 2:1 ®Õn 20:1 nã phô thuéc vμo qu¸ tr×nh nÐn vμ gi¶i nÐn, vμ vÒ yªu cÇu chÊt l−îng audio. HÖ thèng nÐn sè liÖu cã tæn hao sö dông kü thuËt m· ho¸ thô c¶m, nguyªn lý cña nã lμ lo¹i bá ®é d− thõa trong tÝn hiÖu audio b»ng c¸ch bá ®i nh÷ng tÝn hiÖu Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  68 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè h»m d−íi ®å thÞ ng−ìng ©m. Do ®ã ng−êi ta gäi c¸c hÖ thèng nÐn sè liÖu cã tæn hao lμ mÊt c¸c thμnh phÇn ©m. NÐn cã tæn hao kÕt hîp nhiÒu kü thuËt *.Kü thuËt “m¸kinh-che” che phñ miÒn thêi gian vμ tÇn sè c¸c thμnh phÇn tÝn hiÖu *.Che phñ nhiÔu l−îng tö cho mæi ©m audio b»ng c¸ch x¾p xÕp ®ñ c¸c bit ®Ó lμm cho møc nhiÔu l−îng tö lu«n d−íi ®å thÞ che mÆt n¹. T¹i c¸c tÇn sè gÇn tÝn hiÖu audio, tØ sè SNR=20÷30 db (®é ph©n gi¶i 4÷5 bit) *. M· ho¸ nèi (Joint Coding). Kü thuËt nμy t¸ch ®é d− thõa trong hÖ thèng ®a kªnh audio (mét sè ®¸ng kÓ d÷ liÖu gièng nhau tån t¹i trong tÊt c¶ c¸c kªnh). Do ®ã, gi¶m d÷ liÖu ®−îc thùc hiÖn nhê m· ho¸ c¸c d÷ liÖu gièng nhauvμ chØ thÞ cho bé gi¶i m· lÆp l¹i 8.NÐn tÝn hiÖu audio theo chuÈn MPEG HiÖn nay trªn thÕ giíi tån t¹i nhiÒu hÖ ©m thanh dïng trong truyÒn h×nh nh− hÖ MICAM sè, hÖ MUSICAM sè, A-2 (Two audio) t−¬ng tù hÖ AC-3 (audio coding 3) sè con nÐn. 8.1 Tiªu chuÈn nÐn MPEG-1 (ISO/LEC 11172) Tiªu chuÈn nÐn MPEG-1 ®−îc ph¸t truyÒn vμ dïng cho “m¸ ho¸ ¶nh ®éng vμ tÝn hiÖu audio kÌm theo cho l−u tr÷ víi tèc ®é kho¶ng 1,5M bit/s” chuÈn MPEG-1 dùa vμo nguyªn lý nÐn tÝn hiÖu audio cña tiªu chuÈn MPEG ChuÈn MPEG sö dông tÇn sè lÊy mÉu cña CD-DA (Com pact Disc Digital Audio) vμ DAT (Digital audio tape). Bªn c¹nh c¸c tÇn sè lÊy mÉu nμyMPEG cßn sö dông c¸c tÇn sè :44,1 KHz, 32KHz ®Ó lÊy mÉu vμ tÊt c¶ ®Òu sö dông 16 bits. §èi víi sè liÖu audio trªn ®Üa Compact th× c¶ hai kªnh ®Çu cã tÇn sè lÊy mÉu lμ 44,1 KHz víi 16bits/mÉu, khi ®ã tèc ®é sè liÖu audio lμ 1,4Mbit/S. Do v¹y chóng cÇn ph¶i ®−îc nÐn l¹i. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  69 §å ¸n tèt ngiÖp C¸c m·  TruyÒn h×nh sè audio PCM 3 2 / 4 4 1 / 4 8 Kh z Ch u y Ó n ® æi tõ mi Òn t h ê i gi a n sang miÒn M· h o¸ khíp nèi BÝt chØ ®Þnh l − î ng t ö h o¸ T¹o k h u ng bé nhí sè liÖu Dß n g bÝt m· h o¸ tÇn sè M« h×n t©m sinh lý nhge m· h o¸  Sè l i Ö u ph ô H34. S¬ ®å cÊu tróc cña bé m· ho¸MPEG tÝn hiÖu audio C¸ c m · Dßng bÝt m· ho¸  Khung kh«ng ®ãng  T¸i t¹o kh«i phôc  ChuyÓn ®æi tõ miÒn tÇn sè sang miÒn thêi au d i o PCM 32/4 4 1/ 48K hz gãi gian D÷ liÖu phô H35. S¬ ®å cÊu tróc cña bé m· ho¸MPEG tÝn hiÖu audio 8.2 ThuËt to¸n nÐn tÝn hiÖu audio MPEG bao gåm c¸c b−íc sau: 8.2.1. Audio ®−îc chuyÓn vÒ miÒn tÇn sè, vμ toμn bé d¶i phæ cña nã ®−îc chia thμnh 32 b¨ng con th«ng qua bé läc b¨ng con. *.Läc b¨ng con:Phæ tÝn hiÖu ®−îc chia thμng c¸c b¨ng con cã ®é réng d¶i th«ng b»ng nhau, thμnh c¸c b¨ng tíi h¹n cã thÓ thay ®æi, nã t¨ng tíi vμi KHz khi tÇn sè trªn 10Khz, tÇn sè d−íi 500Hz ®é réng b¨ng lμ 100Hz, mét b¨ng con cã tíi vμi b¨ng tíi h¹n. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  70 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè Bé läc b¨ng con cã mét pgÇn gèi lªn nhau vμ th−êng sö dông cho c¸c mÉu kÒ nhau trong miÒn thêi gia. VD trong møc II cña chuÈn MPEG mét khung audio cã 1152 mÉu gèc ®−îc chia thμng 32 b¨ng con cã ®é réng b»ng nhau (750Hz* tÇn sè lÊy mÉu 48KHz) mçi b¨ng con cã 36 mÉu. Sau ®ã mçi tÝn hiÖu b¨ng con ®−îc l−¬ng tö ho¸ ®Òu cã c¸c bÝt chØ ®Þnh ®Æc tr−ng ®Î b¶o vÖ b¨ng con b»ng tû sè tÝch cùc masking trªn t¹p ©m (MNR). Tû sè cã tÝch cùc khi ®−êng cong c¸c møc chÆn ë trªn møc t¹p ©m. *. B¨ng chuyÓn ®æi:ThuËt to¸n söa ®æi DCT(MDCT) ®−îc sö dông ®Ó biÕn ®æi tÝn hiÖu:audio tõ miÒn thêi gian sang miÒn tÇn sè thμnh mét sè l−îng lín c¸c bÝt con, gièng nh− bé läc b¨ng con chuyÓn ®æi c¸c b¨ng con còng n»m kÒ nhau. Läc b¨ng ghÐp: §©y lμ sù kÕt hîp gi÷a bé läc b¨ng con vμ bé läc b¨ng chuyÓn ®æi. TÝn hiÖu ®−îc chia thμnh 32 b¨ng con do bé läc b©−ng, sau ®ã thuËt to¸n söa ®æi MDCT ®−îc ¸p dông cho 18 mÉu trong tõng b¨ng con t¹o ra tæng céng 576 b¨ng con ®¹t ®−îc ®é ph©n tÝch thêi gian lμ 3,8ms §Æc tÝnh quan träng cña bé läc b¨ng lμ ®é ph©n tÝch cã tÝnh tho¶ hiÖp. Mét bé läc b¨ng cã ®é ph©n tÝch thÊp sÏ cho sè l−îng nhá c¸c b¨ng con vμ thμnh phÇn ©m cña phæ tÝn hiÖu audio n»m trong b¨ng con. Khi kü thuËt møc ng−ìng masking gi¶m ®i th× cÇn rÊt nhiÒu bit cho l−îng tö ho¸ tÝn hiÖu cña mæi b¨ng con, sè l−îng c¸c b¨ng con giÈm ®i trong bé läc dÉn ®Õn ®é phøc t¹p cña bé m· ho¸ vμ gi¶i m· gi·m ®i trong khi ®¹t ®−îc ®é ph©n tÝch trong kho¶ng thêi gian ng¾n. Mét bé läc b¨ng cã ®é ph©n tÝch cao cho ra mét l−îng lín c¸c b¨ng tÇn con vμ c¸c thμnh phÇn ©m cña phæ tÝn hiÖu audio nh−ng kh«ng n»m trong tÊt c¶ c¸c b¨ng con. C¸c b¨ng con kh«ng cã thμnh phÇn ©m kh«ng cÇn m· ho¸, kÕt qu¶ bé m· ho¸ sè liÖu kh«ng g©y tæn hao. C¸c b¨ng con cã thÓ t¸i t¹o tèt h¬n b¨ng tíi h¹n b»ng ®Æc tÝnh HAS nh−ng ®é ph©n tÝch thêi gian kÐm Nh− vËy bé läc b¨ng chuyÓn ®æi 256 d¶i cã ®é phøc t¹p gièng bé läc b¨ng 32d¶i b¨ng con. 8.2.2 Víi mçi b¨ng ng−êi ta x¸c ®Þnh møc biªn ®é tÝn hiÖu vμ møc nhiÓu b¨ng “m« h×nh t©m sinh lý nghe-psychoacaushic model” ®©y lμ thμnh phÇn chÝnh cña bé m· ho¸ MPEG Audio vμ chøc n¨ng cña nã lμ phÇn tÝch tÝn hiÖu vμo. Psychoacoushic model c¸ x¸c ®Þnh c¸c ®Þnh tû lÖ Signal- m¸k cho mçi b¨ng tû lÖ Sigmal mask ®−îc sö dông ®Ô x¸c ®Þnh sè bit cho qu¸ tr×nh l−îng tö ho¸ m«Ü b¨ng ®Ó gi¶m ®i kh¶ n¨ng nghe thÊy cña ©m thanh. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  71 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè 8.2.3 Mçi b©−ng con ®−îc l−îng tö ho¸ th«ng qua l−îng tö c¸c thμnh phÇn nghe thÊy trong mçi b¨ng. Nã ®i kÌm víi m· Huffman ®Ô m· ho¸ c¸c gi¸ trÞ phæ tÝn hiÖu vμ cho nÐn sè liÖu tèt h¬n vμ ®Þnh d¹ng sè liÖu. ChuÈn MPEG ¸pp dông víi audio ba møc nÐn. Møc mét nÐn c− b¶n víi tèc ®é bÝt lín nhÊt 448bit/s møc II vμ møc III lμ møc më réng møc I vμ tèc ®é cña chóng ®¹t ®−îc 320Kbit/s vμ 384Kbit/s. NÕu ta ®¹t ®−îc ®−îc tû lÖ nÐn cao bï vμo ®ã chi phÝ còng t¨ng cho bé gi·i m· vμ m· ho¸. 8.3 øng dông vµ ®Æc ®iÓm cña ba møc tiªu chuÈn MPEG · Møc mét : øng dông trong c¸c thiÕt bÞ d©n dông · Møc hai: øng dông trong c¸c thiÕt bÞ chuyªn dông vμ Multimedia · Møc ba : Dïng trong c¸c hÖ thèng m· ho¸ tiÕng nãi 64Kbit/s vμ thÊp h¬n, dïng m· ho¸ chÊt l−îng cao cho tÝn hiÖu ©m nh¹c §Æc ®iÓm cña tõng møc 8.3.1 §Æc ®iÓm cña møc I. · Tèc ®é dßng sè liÖu tõ 32 ®Õn 448Kbit/s ( tæng céng) · TÝn hiÖu vμo chia thμnh c¸c khung bao gåm 384 mÉu trªn mét kªnh · Chu kú khung lμ 8ms cho kªnh 48 KHz · 32 b¨ng con cã ®é réng b»ng nhau t¹o ra tõ c¸c khèi block gåm 12 mÉu (32 x12=384 mÉu ) · HÖ sè tû lÖ 6bit/mét b¨ng, hÖ sè tû lÖ kh¸c nhau cho mçi b¨ng · Ph©n phèi bÝt theo ph−¬ng thøc thÝch øng tr−íc · Mçi mÉu b¨ng con ®−îc l−îng tö ho¸ mét c¸ch chÝnh x¸c b»ng c¸ch tÝnh to¸n ph©n bè c¸c bÝt Sö dông cho c¸c ®¬n kªnh hay ®a kªnh-Stereo · §¸p øng ®−îc c¸c øng dông cña ng−êi sö dông 8.3.2 §Æc ®iÓm cña møc II MPEG møc hai audio ®· c¶i thiÖn ph−¬ng thøc ho¹t ®éng cña møc mét cho phÐp nÐn tèt h¬n ®¹t ®−îc tèc ®é 128 Kbit/s · §¹t ®−îc tèc ®é dßng sè liÖu tõ 32dÕn 384Kbit/s (tæng céng) · TÝn hiÖu vμo ®−îc chia thμnh c¸c khung chøa 1152 mÉu trªn mét kªnh · 32 b¨ng con cã ®é réng b»ng nhau t¹o ra tõ c¸c khèi blok gåm 36 mÉu (32x36=1152 mÉu ) · chu kú khung lμ 24ms cho kªnh 48 KHz Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  72 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè · HÖ sè tû lÖ 6bit/b¨ng, hÖ sè tû lÖ kh¸c nhau cho mæi b¨ng · Ph©n phèi bit theo ph−¬ng thøc thÝch øng tr−íc · Mçi mÉu b¨ng con ®−îc l−îng tö ho¸ mét c¸ch chÝnh x¸c b»ng c¸ch tÝnh to¸n ph©n bæ c¸c bit · Sö dông kªnh ®¬n (mono) hay Stereo · Tiªu chuÈn nÐn audio MPEG cã nhiÒu øng dông réng r¶i trong chuyÓn ®æi ROM, DVB, DBS, Multimedya 8.3.3 §Æc ®iÓm møc III Møc III lμ líp cho tèc ®é dßng bit thÊp, ®¹t ®−îc tèc ®é 64Kbit/s · §¹t ®−îc tèc ®é dßng sè liÖu tõ 32®Õn 320 Kbit/s · TÝn hiÖu vμo ®−îc chia thμnh c¸c khung chøa 1152 mÉu trªn mét khung · Chu kú khung lμ 24ms cho kªnh 48 KHz · 32 b¨ng con cã ®é réng b»ng nhau ®−îc chia thμnh 18 MDCT (32x36=1152 mÉu ) · HÖ sè tû lÖ ®−îc sö dông lμm gi¶m c¸c møc l−îng tö vμ t¹p ©m l−îng tö · Ph©n phèi bit theo ph−¬ng thøc thÝch øng tr−íc · Sö dông m· VLC (Hufman) c¸c gi¸ trÞ l−îng tö · Sö dông kªnh ®¬n (mono) hay stereo · Së dông trong c¸c øng dông cÇn tèc ®é bit thÊp nh− m¹ng ISDN viÔn th«ng, ®−êng truyÒn vÖ tinh vμ ©m thanh chÊt l−îng cao qua m¹ng Intenet 8.3.4 ChuÈn nÐn MPEG2 Tiªu chuÈn MPEG2(ISO/IEC 13818) cã tõ n¨m 1994 ®−îc øng dông lμ sù më réng cña tiªu chuÈn MPEG1 nh»m ®¸p øng c¸c yªu cÇu cña c¸c øng dông míi. · tiªu chuÈn MPEG lsf ®a n¨ng cho phÐp ®¹t chÊt l−îng cao tèc ®é chuyÒn sè liÖu nhanh vμ thiÕt bÞ phøc t¹p. ChÊt l−îng audio sè cã thÓ thay ®æi trong mét ph¹p vi réng tuú thô«c vμo tèc ®é dßng bit tõ thÊp ®Õn cao, tèc ®é sè liÖu tõ 32 ®Õn 1066 Kbit/s. Ph¹m vi réng ®−îc thùc hiÖn nhê chia khung sè liÖu audio MPEG2 thμnh hai phÇn. Mét phÇn lμ dßng bit gèc thÝch øng víi MPED1 (384Kb/scña møcII) phÇn cßn l¹i lμ bit më réng. Víi Layer III( møc III cho tèc ®é dßng bit lμ 64Kb/s trªn mét kªnh, cã thÓ nÐn tèc ®é lμ 320Kb/s tøc lμ cã thÓ nÐn m· ho¸ ®−îc tèc ®é ®Êy th«i 5 Kªnh ®Çy ®ñ b¨ng tÇn. Nh− vËy c¸c thuËt to¸n m· ho¸ ë m¸y ph¸t h×nh mμ kh«ng cÇn thay ®æi. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  73 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè Sù më réng trªn cã thÓ thùc hiÖn ®−îc nhê céng thªm vμo mçi møc. * ½ tèc ®é lÊy mÉu(16:22,05;24Kb/s) Dung l−îng ®a kªnh (tèc ®é bit ®a kªnh më réng ®Õn 1Mb/s cho phÐp ®¹t ®−îc tèc ®é cao). C¸c d÷ liÖu nμy ®−îc lÊy vμo kh«ng gian d÷ liÖu phô cña cÊu tróc MPEG1 audio khung Tiªu chuÈn audio MPEG2 ph¸t triÓn sau vμ thÝch øng víi tiªu chuÈn MPEG1. Tuy nhiªn gi¶i m· MPEG chØ cã thÓ gi¶i m· ®−îc c¸c kªnh tr¸i vμ ph¶i cña dßng d÷ liÖu MPEG2 audio. TÊt c¶ c¸c møc cña MPEG1 vμ MPEG2 ®Òu gièng nhau 8.4 ¦u ®iÓm cña hai tiªu chuÈn MPEG · Dßng bÝt MPEG cã thÓ më réng thμnh dßng MPEG2 mét c¸ch dÔ dμng · Tõ dßng bit MPEG , mçi bé gi·i m· MPEG cã thÓ t¸ch c¸c tÝn hiÖu mono hoÆc c¸c tÝn hiÖu Stereo vμ c¸c tÝn hiÖu MPEG2 cßn l¹i · Trong hÖ thèng MPEG cã thÓ ®ång thêi chuyÒn nhiÒu th«ng tin phô. · Dßng sè liÖu phô cã thÓ thay ®æi trong qu¸ tr×nh ph¸t sãng, nã cã thÓ liªn kÕt hai chiÒu gi÷a phÝa ph¸t vμ tho. HÖ thèng t−¬ng t¸c cho phÐp thu ch−¬ng tr×nh riªng mμ m×nh yªu thÝch. · MPEG1®−îc dïng réng r¶i víi kü thuËt chuyªn dông, VD truyÒn vμ ph©n phèi sè, audio. · Tiªu chÈn MPEG ®−îc sö dông réng r¶i trong nh÷ng n¨m x¾p tíi, chp phÐp sö dông ph¸t thanh sè trªn mÆt ®Êt qua vÖ tinh DAB (digital audio beroadcasling) vμ DBV cho truyÒn h×nh vÖ tinh. TruyÒn h×nh c¸p vμ ph¸t sãng trªn mÆt ®Êt kü thuËt sè. Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  74 §å ¸n tèt ngiÖp  TruyÒn h×nh sè kÕt luËn: Ngμnh c«ng nghiÖp truyÒn h×nh trªn thÕ giíi nãi chung vμ ViÖt Nam nãi riªng ®ang ë giai ®o¹n chuyÓn m×nh m¹nh mÏ, ®Ó cã thÓ hoμ nhËp víi sù ph¸t triÓn cña c¸c ngμnh th«ng tin kh¸c. Nghiªn cøu vÒ kü thuËt chuyÒn h×nh ®Ó cã thÓ theo kÞp víi tèc ®é ph¸t triÓn cu¶ thÕ giíi vμ ®ãn ®Çu lμ c«ng nghÖ míi cña truyÒn h×nh trong t−¬ng lai. Sau mét thêi gian nghiªn cøu tμi liÖu vμ ®−îc sù gióp ®ë tËn t×nh cña c¸c thÇy c« gi¸o mμ ®Æc biÖt lμ thÇy: L©m Hång Th¹ch ®· ®ãng gãp nhiÒu ý kiÕn qóy b¸u gióp ®ë em hoμn thμnh b¶n ®å ¸n nμy. B¶n ®å ¸n ®· hμo thμnh trong thêi gian g¾n tr×nh ®é hiÓu biÕt cã h¹n vμ tμi liÖu cßn thiÕu thèn nªn em kh«ng thÓ ch¸nh khái nh÷ng sai sãt mét sè ®iÓm ch−a hoμn chØnh vμ hîp lý, ®Æc biÖt lμ phÇn truyÒn h×nh sè em rÊt mong ®−îc sù gãp ý chØ b¶o cña c¸c thÇy c« gi¸o ®Ó b¶n ®å ¸n cña em ®−îc tèt h¬n. Cuèi cïng em xin ch©n thμnh c¶m ¬n tÊt c¶ c¸c thÇy c« gi¸o vμ ®Æc biÖt lμ thÇy: L©m H«ng Th¹ch ®· nhiÖt t×nh gióp ®ë em hoμn thμnh b¶n ®å ¸n nμy. Hμ néi ngμy: 6-2003 Sinh viªn thùc hiÖn : Mai ThÞ Giang Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  75 §å ¸n tèt ngiÖp ThuËt ng÷ tiÕng anh  TruyÒn h×nh sè A\D(ADC) CD D\A(DAC) GOP PAL SACAM NTSC DPCM ASE DAT DCT EBU MPEG RLC VLC  Analog-to digital Compact Disk Digital-to- Analog Group of pictures Phase-Alternaling Line Sequeniel Couleur a memoire National Televison sistem com mittee Differential pulse Code Modolation Audio Engineering Society Digital Audio Table Dierete cosine Transform european Broadcast Union Moving Pictures experts Gruop Run-Length And Level Coding Veriable-Length Coding  BiÕn ®æi t−¬ng tù sè CD BiÕn ®æi t−¬ng tù sè Nhãm ¶nh M· ho¸ cã ®é dμi ë møc ch¹y HÖ truyÒn h×nh mÇu ®ång thêi lÇn l−ît Héi ®ång hÖ thèng truyÒn h×nh mÇu quèc gia mü §iÒu xung m· visai HiÖp héi kü thuËt Audio B¶ng Audio sè BiÕn ®æi Cosin rêi r¹c HiÖp héi truyÒn thanh ch©u ©u Nhãm chuyªn gia nghiªn cøu vÒ ¶nh ®éng M· ho¸ cã ®é dμi vμ møc ch¹y M· hoμ theo dé dμi thay ®æi Mai ThÞ Giang - Khoa §TVT - §HBK - HN  76