Đồ Án Nén tín hiệu trong truyền hình kỹ thuật số DVB – T

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, công nghệ truyền hình đang chuyển sang một bước ngoặt mới - Quá trình chuyển đổi từ công nghệ truyền hình tương tự sang truyền hình số. Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng thời đại “Video số, Truyền hình số” đã bắt đầu công nghệ tương tự đã hết thời nhường đường cho công nghệ số. Công nghệ truyền hình đang trải nghiệm một sự thay đổi lớn lao về chất. Trên thực tế các nhà sản xuất đã ngừng sản xuất các thiết bị truyền hình tương tự và vì thế thiết bị tương tự dần vắng bóng trên thị trường. Trong tương lai không xa, các thiết bị sản xuất chương trình, các máy phát hình, các thiết bị video, audio sẽ được thay thế bằng thiết bị số.
Trên thế giới đã có rất nhiều nước đang bắt đầu áp dụng truyền hình số như Mỹ, Nhật, các nước phương Tây và một số nước Châu Á khác. Do vậy Đài truyền hình Việt Nam cần phải có chiến lược phát triển truyền hình số để tránh tụt hậu về công nghệ và có điều kiện hội nhập với quốc tế.
Vì những lý do trên cho nên em đã chọn đề tài này, tuy nhiên vì đây là một đề tài rộng và mới mẻ cho nên không thể tránh khỏi được những thiếu sót. Vì vậy em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và các bạn quan tâm.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Viện Điện Tử Viễn Thông Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Tiến Quyết đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này.
Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU 3
Chương 1: 4
Hiện trạng và xu hướng. 4
phát triển của truyền hình số. 4
1.1. Truyền hình số và những vấn đề đặt ra trên con đường chuyển đổi. 4
1.2. Những vấn đề cần quan tâm khi chuyển đổi từ truyền hình tương tự sang truyền hình số. 7
1.2.1. Khả năng chuyển đổi từ máy phát tương tự sang máy phát số. 7
1.2.2. Thực hiện chuyển đổi. 8
1.2.3. Các vấn đề RF – Việc chia sẻ với các cơ sở Analog đang tồn tại. 9
1.2.4. Lưu ý về Anten công suất. 9
1.2.5. Sử dụng lại các anten đang dùng. 10
1.3. Tổng quan về truyền hình số. 12
1.3.1. Đặc điểm của truyền hình số. 12
1.3.2. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số. 13
1.3.3. Đặc điểm của truyền hình số. 14
Chương 2. 16
Tổng quan về nén. 16
2.1. Khái niệm chung. 16
2.1.1. Khái nhiệm chung. 16
2.1.1.1. Định nghĩa. 16
2.1.1.2. Mục đích của nén tín hiệu số. 16
2.1.1.3. Các thông số về nén. 16
2.1.1.4. Bản chất của nén. 17
2.2. Nén không tổn hao: 19
2.3. Nén có tổn hao. 20
2.3.1. Bộ biến đổi T (Transformer). 20
2.3.2. Lượng tử hóa Q (Quantizer) và bộ giải lượng tử hóa R. 22
2.3.3. Mã hóa (Coder) và giải mã D (Decoder). 22
2.3.3.1. Mã hóa dự đoán (Predictive coding). 22
2.3.3.2. Mã hóa chuyển đổi (Transform Coding). 24
Chương 3. 26
Một số công nghệ nén. 26
3.1. Nén Video: Điều xung mã vi sai DPCM (Differrential Pulse Code Modulation) 26
3.1.1. Xử lý giải tương hỗ trong công nghệ DPCM. 26
3.1.2. Kỹ thuật tạo dự báo. 26
3.1.2.1. Sai số dự báo (Prediction Error). 27
3.1.2.2. Tạo dự báo cho ảnh truyền hình - các phương thức thực hiện. 27
3.1.2.3. Tạo dự báo Intra (Intra Prediction). 28
3.1.2.4. Tạo dự báo Inter. 31
3.1.2.5. Sự giảm tốc dòng bit từ việc tạo giá trị dự báo. 31
3.1.3. Lượng tử hóa sai số dự báo. 31
3.1.4. Khái niệm bù chuyển động (Motion Compensation) và vector chuyển động (Motion Vector ). 32
3.1.5. Ước lượng chuyển động bằng phương pháp tìm kiếm khối tương đồng (Block Matching). 33
3.1.5.1. Tìm kiếm ba bước vecto chuyển động. 35
3.1.5.2. Giải thuật tìm kiếm hai chiều. 36
3.1.5.3. Giải thuật tìm kiếm hai hướng liên hợp. 37
3.1.6. Hệ thống DPCM có bù chuyển động. 38
3.2. Nén Video: Công nghệ mã hóa chuyển đổi (TC - Tranform Coding). 39
3.2.1. Xử lý giải mã tương hỗ trong công nghệ TC. 39
3.2.2. Biến đổi cosin rời rạc (Discrete consine tranform - DCT). 40
3.2.3. Lượng tử hóa các hệ số DCT. 44
3.2.3.1. Đặc tính thị giác của mắt người. 44
3.2.3.2. Lượng tử hóa lấy mẫu từng vùng (zonal sampling). 44
3.2.3.3. Lượng tử hóa có trọng số. 45
3.2.4. Quét các hệ số DCT. 47
3.2.5. Mã hóa các hệ số DCT. 48
3.2.6. Hệ thống nén Video công nghệ mã hóa chuyển đổi. 51
3.3. Sự kết hợp các công nghệ nén. 53
Chương 4. 55
Nén Video theo chuẩn MPEG 55
4.1. Khái quát về các tiêu chuẩn nén. 55
4.2. Nén Video theo MPEG – 1. 56
4.2.1. Các thành phần ảnh cơ bản trong chuẩn nén MPEG. 58
4.2.2. Sự phân loại ảnh MPEG. 62
4.2.3. Tiêu chuẩn MPEG - 1. 64
4.2.4. Hệ thống nén MPEG - 1. 66
4.3. Nén tín hiệu Video theo MPEG – 2. 69
4.3.1. Tiêu chuẩn nén Video MPEG – 2. 69
4.3.2. Khả năng co giãn của MPEG – 2. 72
4.3.3. MPEG - 2: Profile và Level. 73
4.4. Ghép kênh Audio - Video số theo tiêu chuẩn MPEG – 2. 74
4.4.1 Hệ thống truyền tín hiệu MPEG - 2. 74
4.4.2. Dòng dữ liệu đóng gói, dòng chương trình và dòng truyền tải. 76
4.4.2.1. Dòng dữ liệu đóng gói (Packetized Elementary Stream - PES). 76
4.4.2.2. Dòng chương trình (Program Stream - PS) và dòng truyền tải (Transport Stream - TS). 77
4.4.3. Dòng truyền tải MPEG – 2. 80
4.4.3.1. Tính linh hoạt của dòng truyền tải. 81
4.4.3.2. Khả năng liên vận hành của dòng truyền tải. 81
4.4.3.3. Sự phân loại dòng truyền tải - dòng truyền tải đa chương trình. 82
4.4.3.4. Thông tin đặc tả chương trình PSL (Program specific information). 84
4.4.4. Đình thời và đồng bộ sử dụng dòng truyền tải MPEG – 2. 86
Chương 5. 89
Nén tín hiệu AUDIO 89
5.1 Cơ sở của nén dữ liệu Audio. 89
5.1.1. Mô hình tâm lý thính giác. 89
5.1.2. Sự che lấp tín hiệu Audio. 90
5.2. Công nghệ giảm tốc độ nguồn dữ liệu Audio số. 92
5.3. Tiêu chuẩn nén Audio MPEG. 96
Kết luận. 98