B GIÁO DC VÀ ĐÀO TO
TRƯỜNG ĐẠI HC BÁCH KHOA HÀ NI
---------------------------------------
TRN TRNG NGHĨA
NGHIÊN CU V NÉN TÍN HIU TRONG TRUYN HÌNH S
LUN VĂN THC SĨ K THUT
NGÀNH: ĐIN T - VIN THÔNG
NGƯỜI HƯỚNG DN: T.S PHM VĂN BÌNH
Hà Ni – 2012
LÝ LCH KHOA HC
(Dùng cho hc viên cao hc)
I. Sơ lược lý lch:
H và tên: Trn Trng Nghĩa Gii tính: Nam
Sinh ngày 22 tháng 02 năm 1981
Nơi sinh(Tnh mi): Nghĩa Hi - Nghĩa Đàn - Ngh An
Quê quán: Hưng Lam – Hưng Nguyên – Ngh An
Chc v: Giáo viên
Đơn v công tác: Trường cao đẳng ngh KTCN Vit Nam –Hàn Quc
Ch riêng hoc địa ch liên lc: Khoa k thut đin t - Trường cao đẳng ngh KTCN Vit
Nam –Hàn Qu
c, đường H Tông Thc- Nghi phú – TP. Vinh – Ngh an
Đin thoi CQ:0383511452 Đin thoi NR: Đin thoi di động: 0985.286.421
Fax: ................................................ E-mail : trannghiadtvh@gmail.com
II. Quá trình đào to:
1. Trung hc chuyên nghip (hoc cao đẳng):
- H đào to: chính quy Thi gian đào to: t tháng 10 /2000 đến tháng 04 /2004.
- Trường đào to: Đại hc sư phm k thut vinh
- Ngành hc: k thut đin t Bng tt nghip đạt lo
i: trung bình khá
2. Đại hc:
- H đào to: ti chc Thi gian đào to: t năm 09/2005 đến 04/2009
- Trường đào to: Đại hc bách khoa Hà Ni
- Ngành hc: Đin t vin thông Bng tt nghip đạt loi: khá
3. Thc sĩ:
- H đào to: Thc s k thut Thi gian đào to: t tháng 3/2010 đến tháng 3/2012
- Chuyên ngành hc: Đin t vin thông
- Tên lun văn: Nghiên cu v nén tín hiu trong truyn hình s
- Người hướng dn Khoa hc: T.S Phm Văn Bình
4. Trình độ ngoi ng (Biết ngoi ng gì, mc độ nào): B1-ANH VĂN
III. Quá trình công tác chuyên môn k t khi tt nghip đại hc:
Thi gian Nơi công tác Công vic đảm nhn
2009 - 2012 Khoa k thut đin t -
Trường cao đẳng ngh
KTCN Vit Nam –Hàn Quc
Giáo viên dy ngh
IV. Các công trình khoa hc đã công b:
Tôi cam đoan nhng ni dung viết trên đây là đúng s tht.
Ngày 26 tháng 03 năm 2012
NGƯỜI KHAI KÝ TÊN
nh 4x6
LI CAM ĐOAN
Tên tôi là Trn Trng Nghĩa, hc viên lp cao hc Đin t - Vin thông,
khoá 2010 - 2012, Trường Đại hc Bách khoa Hà Ni.
Tôi xin cam đoan ni dung bn lun văn hoàn toàn là kết qu tìm hiu,
nghiên cu ca bn thân tôi trên cơ s hướng dn ca TS. Phm Văn Bình, ging
viên khoa Đin t -Vin thông, Trường Đại hc Bách Khoa Hà Ni. Trong lun văn
tôi có tham kho m
t s tài liu trong và ngoài nước và có lit kê đầy đủ trong mc
tài liu tham kho.
Tôi xin hoàn toàn chu trách nhim đối vi bn lun văn ca mình.
Hà ni, ngày 26/03/2012
Người thc hin
Trn Trng Nghĩa
MC LC
LI CAM ĐOAN
MC LC
THUT NG VÀ VIT TT
DANH MC CÁC BNG BIU
DANH MC CÁC HÌNH V
LI M ĐẦU..............................................................Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG I: NGUYÊN LÝ TRUYN HÌNH..........Error! Bookmark not defined.
I.1. GII TNG QUÁT H THNG TRUYN HÌNH .......Error! Bookmark not
defined.
I.2. H THNG TRUYN HÌNH MÀU ..................Error! Bookmark not defined.
I.2.1. Sơ đồ khi h thng truyn hình màu. ............Error! Bookmark not defined.
I.2.2. Nguyên lý h thng truyn hình màu. .............Error! Bookmark not defined.
I.3. SƠ ĐỒ KHI MÁY THU HÌNH MÀU .............Error! Bookmark not defined.
I.4. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ TNG HP NH..Error! Bookmark not
defined.
I.4.1. Nguyên lý quét. ..................................................Error! Bookmark not defined.
I.4.1.1 Phương pháp quét lên tc..............................Error! Bookmark not defined.
I.4.1.2 Phương pháp quét xen k ..............................Error! Bookmark not defined.
I.4.2. Nguyên lý chuyn đổi nh quang thành tín hiu đin..Error! Bookmark not
defined.
I.4.3. Nguyên lý khôi phc nh quang.......................Error! Bookmark not defined.
I.5. ĐẶC ĐIM CA TÍN HIU HÌNH...................Error! Bookmark not defined.
I.5.1. Hình dng ca tín hiu hình. ............................Error! Bookmark not defined.
I.5.2. Ph ca tín hiu hình.........................................Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG II: CÁC D
NG MÉO VÀ NHIU TRONG TRUYN HÌNH.Error!
Bookmark not defined.
II.1. CÁC DNG MÉO CƠ BN TRONG TRUYN HÌNH.....Error! Bookmark
not defined.
II.1.1. Méo hình hc ....................................................Error! Bookmark not defined.
II.1.2. Méo aperture. ...................................................Error! Bookmark not defined.
II.1.3. Méo tn s .........................................................Error! Bookmark not defined.
II.1.4. Méo tín hiu chói..............................................Error! Bookmark not defined.
II.2. NH HƯỞNG CA NHIU ĐẾN CHT LƯỢNG NH TRUYN
HÌNH. ...........................................................................Error! Bookmark not defined.
II.2.1. Nhiu có tính chu k ........................................Error! Bookmark not defined.
II.2.2. Nhiu xung........................................................Error! Bookmark not defined.
II.2.3. Nhiu chói biến đổi chm. ...............................Error! Bookmark not defined.
II.2.4. Nhiu ht...........................................................Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG III...............................................................Error! Bookmark not defined.
HIN TRNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRI
N CA TRUYN HÌNH S
.......................................................................................Error! Bookmark not defined.
III.1. TRUYN HÌNH S VÀ NHNG VN ĐỀ ĐẶT RA TRÊN CON
ĐƯỜNG CHUYN ĐỔI.............................................Error! Bookmark not defined.
III.2 NHNG VN ĐỀ CN QUAN TÂM KHI CHUYN ĐỔI T TRUYN
HÌNH TƯƠNG T SANG TRUYN HÌNH S .....Error! Bookmark not defined.
III.2.1 Kh năng chuyn đổi t máy phát tương t sang máy phát s ........Error!
Bookmark not defined.
III.2.2 Thc hin chuyn đổi ......................................Error! Bookmark not defined.
III.2.3 Các vn đề RF - Vi
c chia s vi các cơ s Analog đang tn ti......Error!
Bookmark not defined.
III.2.4 Lưu ý v Anten công sut ..............................Error! Bookmark not defined.
III.2.5 S dng li các anten đang dùng. ..................Error! Bookmark not defined.
III.3 TNG QUAN V TRUYN HÌNH S..........Error! Bookmark not defined.
III.3.1 Nhng ưu đim ni bt ca truyn hình s..Error! Bookmark not defined.
III.3.2. Sơ đồ khi h thng truyn hình s ..............Error! Bookmark not defined.
III.3.3 Đặc đim ca truyn hình s ........................
Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG IV: TNG QUAN V NÉN ..................Error! Bookmark not defined.
IV.1 KHÁI NIM CHUNG......................................Error! Bookmark not defined.
IV.1.1 Định nghĩa:......................................................Error! Bookmark not defined.
IV.1.2 Mc đích ca nén tín hiu s:.......................Error! Bookmark not defined.
IV.1.3 Mô hình nén nh: ...........................................Error! Bookmark not defined.
IV.1.4 Các thông s v nén: .....................................Error! Bookmark not defined.
IV.1.5 Bn cht ca nén. ..........................................Error! Bookmark not defined.
IV.1.5.1 Các thành phn thông tin. ........................Error! Bookmark not defined.
IV.1.5.2 Nén không tn hao:....................................Error! Bookmark not defined.
IV.1.5.3. Nén có tn hao. ...........................................Error! Bookmark not defined.
IV.2 NÉN KHÔNG TN HAO: ...............................Error! Bookmark not defined.
IV.2.1 Phân loi:.........................................................Error! Bookmark not defined.
IV.2.2 Mã hóa VLC (Variable Length Coding) - hóa Huffman.........Error!
Bookmark not defined.
IV.2.3 Mãa RLC (Run Length Coding).............Error! Bookmark not defined.
IV.3. NGUYÊN LÝ NÉN CÓ TN HAO. ................Error! Bookmark not defined.
IV.3.1. B biến đổi T (Transformer) .........................
Error! Bookmark not defined.
IV.3.2. Lượng ta Q và b gii lượng ta R. ............Error! Bookmark not
defined.
IV.3.3. Mã hóa (Coder) và gii mã D (Dicoder). ...Error! Bookmark not defined.
IV.3.3.1. Mã hóa d đoán..........................................Error! Bookmark not defined.
IV.3.3.2. Mã hóa chuyn đổi (Transform Coding). .............Error! Bookmark not
defined.
CHƯƠNG V: MT S CÔNG NGHN .........Error! Bookmark not defined.
V.1. NÉN VIDEO - ĐIU XUNG MÃ VI SAI DPCM (DIFFERRENTIAL
PULSE CODE MODULATION). ............................Error! Bookmark not defined.
V.1.1. X lý gii tương h trong công ngh DPCM. ...........Error! Bookmark not
defined.
V.1.2. K thut to d báo........................................Error! Bookmark not defined.
V.1.2.1. Sai s d báo.................................................Error! Bookmark not defined.
V.1.2.2. To do cho nh truyn hình - các phương thc thc hin. Error!
Bookmark not defined.
V.1.2.3. To do Intra..........................................Error! Bookmark not defined.
V.1.2.4. To do Inter. .........................................Error! Bookmark not defined.
V.1.2.5. S gim tc dòng bit t vic to giá tr d báo. ....Error! Bookmark not
defined.
V.1.3. Lượng t hóa sai s d báo. ..........................Error! Bookmark not defined.
V.1.4. Khái nim bù chuyn động và vector chuyn động. Error! Bookmark not
defined.
V.1.5. Ước lượng chuyn động bng phương pháp tìm kiếm khi tươ
ng đồng
.......................................................................................Error! Bookmark not defined.
V.1.5.1. Tìm kiếm ba bước vectơ chuyn động......Error! Bookmark not defined.
V.1.5.2. Gii thut tìm kiếm hai chiu. ...................Error! Bookmark not defined.
V.1.5.3. Gii thut tìm kiếm hai hướng liên hp ..Error! Bookmark not defined.
V.1.6. H thng DPCM có bù chuyn động............Error! Bookmark not defined.
V.2. NÉN VIDEO - CÔNG NGH MÃ HÓA CHUYN ĐỔI (TC -
TRANFORM CODING). ..........................................Error! Bookmark not defined.
V.2.1. X lý gii mã tương h trong công ngh TC. ...........Error! Bookmark not
defined.
V.2.2. Biến đổi cosin ri rc (Discrete consine tranform - DCT). ............Error!
Bookmark not defined.
V.2.3. Lượng t
hóa các h s DCT.........................Error! Bookmark not defined.
V.2.3.1. Đặc tính th giác ca mt người . ..............Error! Bookmark not defined.
V.2.3.2. Lượng t hóa ly mu tng vùng..............Error! Bookmark not defined.
V.2.3.3. Lượng t hóa có trng s............................Error! Bookmark not defined.
V.2.4. Quét các h s DCT. .......................................Error! Bookmark not defined.
V.2.5. Mã hóa các h s DCT....................................Error! Bookmark not defined.
V.2.6. H thng nén Video công ngh mã hóa chuyn đổi. Error! Bookmark not
defined.
V.3. S KT HP CÁC CÔNG NGHN. ......Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG VI: NÉN VIDEO THEO CHUN MPEG...........Error! Bookmark not
defined.
VI.1. KHÁI QUÁT V CÁC TIÊU CHUN NÉN..Error! Bookmark not defined.
VI.2. NÉN VIEO THEO TIÊU CHUN MPEG - 1............Error! Bookmark not
defined.
VI.2.1. Các thành phn nh cơ bn trong chun nén MPEG..Error! Bookmark
not defined.
VI.2.2. S phân loi nh MPEG. .............................Error! Bookmark not defined.
VI.2.3. Tiêu chun MPEG - 1. ..................................Error! Bookmark not defined.
VI.2.4. H thng nén MPEG - 1.................................Error! Bookmark not defined.
VI.3. NÉN TÍN HIU VIDEO THEO TIÊU CHUN MPEG - 2................Error!
Bookmark not defined.
VI.3.1. Tiêu chun nén Video MPEG - 2 ..................Error! Bookmark not defined.
VI.3.2. Kh năng co giãn ca MPEG - 2...................Error! Bookmark not defined.
VI.3.3. MPEG - 2: Profile và Level............................Error! Bookmark not defined.
VI.4. GHÉP KÊNH AUDIO - VIDEO S
THEO TIÊU CHUN MPEG - 2
.......................................................................................Error! Bookmark not defined.
VI.4.1 H thng truyn tín hiu MPEG - 2...............Error! Bookmark not defined.
VI.4.2. Dòng d liu đóng gói, dòng chương trình và dòng truyn ti. .......Error!
Bookmark not defined.
VI.4.2.1. Dòng d liu đóng gói (Packetized Elementary Stream - PES) ....Error!
Bookmark not defined.
VI.4.2.2. Dòng chương trình (Program Stream - PS) và dòng truyn ti
(Transport Stream - TS).............................................Error! Bookmark not defined.
VI.4.3. Dòng truyn ti MPEG - 2.............................Error! Bookmark not defined.
VI.4.3.1. Tính linh hot ca dòng truyn ti.............Error! Bookmark not defined.
VI.4.3.2. Kh năng liên vn hành ca dòng truyn ti. .........Error! Bookmark not
defined.
VI.4.3.3. S phân loi dòng truyn ti - dòng truyn ti đa chương trình. .Error!
Bookmark not defined.
VI.4.4. Định thi và đồng b s dng dòng truyn ti MPEG - 2................Error!
Bookmark not defined.
KT LUN..................................................................Error! Bookmark not defined.
TÀI LIU THAM KHO ..........................................Error! Bookmark not defined.
THUT NG VÀ VIT TT
A/D Analog/Digital Tương t/s
ATM Asynchronnous Transfer Mode Phương pháp truyn s liu gói
CD
Compact Disc
Đĩa quang
CSIF
Common Source Intermediete Format
Định dng ngun d liu đầu vào
ca các b nén và gii nén
D
Dicoder
Gii mã
DCT
Disscrete Cosine Transform
Biến đổi cosin ri rc
DPCM Differential Pulse Code Modulation Điu xung mã vi sai
DTS Decode Time Stamp Tem thi gian mã hoá
HDTV High-Definition Television
Truyn hình độ nét cao
JPEG Joint Photographic Experts Group
Phương pháp nén nh theo chu
n
JPEG
LSI Large Scale Integrationia Mch tích hp c ln
MPEG Moving Picture Expert Group Nm chun gia v hình nh động
PCS Program Clok Renference
Tem thi gian tham chiếu chương
trình
PES. Packetized Elementary Stream Dòng d liu đóng gói
PS Program Stream Dòng chương trình
PTS
Preenstation Time Stamp
Tem thi gian trình din
Q Quantizer Lượng t hóa Q
SDI
Serial Digital Interface
Phương pháp truyn s liu ni tiếp
RLC Run Length Coding hoá theo chiu dài
TC
Transform Coding
Mã hóa chuyn đổi
TS
Transport Stream
Dòng truyn ti
UHF Ultra-High Frequency Siêu cao tn
VHF Very High Frequencies Tn s rt cao
VLC Variable Length Coding Mã hoá chiu dài biến đổi
VLL Virtual Law Library Thư vin o
DANH MC CÁC BNG BIU Trang
Bng IV.1.1: Đánh giá bù chuyn động
35
Bng V.1.1: Trng lượng t hóa ca chun JPEG cho tín hiu chói và
tín hiu màu
59
Bng V.1.2: Giá tr h s AC và phân hng
61
Bng V.1.3: Bng mã hóa Huffman cho h s DC
62
Bng V.1.4: Bng mã Huffman cho h s AC mc định trong tiêu chun JPEG.
62
Bng VI.1.1: Các chun nén và ng dng ca nó
69
Bng VI.1.2: Dng thc cơ bn ca CSIF
78
Bng VI.1.3: Các tham s mc định trong chun MPEG - 1
79
Bng VI.1.4: Dng lp ca cú pháp dóng bít MPEG - 2
84
Bng VI.1.5: Các mc ca kích c nh.
86
Bng VI.1.6: Các giá tr ca s PID
91
DANH MC CÁC HÌNH V Trang
Hình I.1.1: Sơ đồ khi tng quát h thng truyn hình 2
Hình I.1.2: Sơ đồ khi h thng truyn hình màu 3
Hình I.1.3: Sơ đồ khi ca máy thu hình màu 5
Hình I.1.4: Phương pháp quét liên tc 6
Hình I.1.5: Phương pháp quét xen k 8
Hình I.1.6: Hình dng ca tín hiu hình 10
Hình I.1.7: Ph tín hiu hình 12
Hình II.1.1: Các dng méo hình hc 13
Hình II.1.2: Méo aperture. 14
Hình III.1.1: Quá trình chuyn đổi công ngh t truyn hình tương t
sang truyn hình s
18
Hình III.1.2: Sơ đồ khi h th
ng truyn hình s
25
Hình IV.1.1: Mô hình h thng nén video.
29
Hình IV.1.2: Đồ th nén có tn hao
32
Hình IV.1.3: H thng nén và gii nén có tn hao
34
Hình IV.1.4: Sơ đồ biến đổi d đoán tuyếnnh
34
Hình IV.1.5: B mã hóa DPCM 37
Hình IV.1.6: B gii mã DPCM
37
Hình IV.1.7: Quá trình gii mã chuyn đổi hai chiu
38
Hình V.1.1: To d báo
42
Hình V.1.2: Véc tơ chuyn động gia hai khung kế tiếp
46
Hình V.1.3: Ví d v tìm kiếm ba bước vectơ chuyn động.
48
Hình V.1.4: Ví d v tìm kiếm vectơ chuyn động hai chiu thay đổi
50
Hình V.1.5: Ví d v gii thut tìm kiếm vectơ chuyn động hai
51
hướng liên hp.
Hình V.1.6: Phép biến đổi DCT mt chiu
55
Hình V.1.7: Biến đổi DCT 2 chiu khi 8x 8 đim nh. 56
Hình V.1.8 : Đặc tuyến ca b đệm d liu.
60
Hình V.1.9: Quét các h s DCT
61
Hình V.1.10: quá trình quét và mã hóa mt khi các h s DCT
64
Hình V.1.11: Nén nh theo công ngh Transform Coding.
65
Hình V.1.12: Gii mã DCT.
65
Hình V.1.13. Mã hóa DCT d báo có bù chuyn động
66
Hình VI.1.1. Cu trúc Macroblock ca các dng ly mu
72
Hình VI.1.2: Cu trúc các nhóm nh.
73
Hình VI.1.3. C
u trúc dòng d liu Video MPEG.
74
Hình VI.1.4: B đệm
74
Hình VI.1.5: Cu trúc lp d liu trong MPEG
75
Hình VI.1.6. Ni suy bù chuyn động.
77
Hình VI.1.7: Th t truyn dn và th t hin th nh.
78
Hình VI.1.8: Sơ đồ khi b mã hoá MPEG - 1
81
Hình VI.1.9 : Sơ đồ khi b gii mã MPEG - 1
82
Hình VI.1.10: Cú pháp dòng bít MPEG - 2
85
Hình VI.1.11: Mô t kích thước Payload.
88
Hình VI.1.12: H thng truyn ti MPEG -2
88
Hình VI.1.13: Cu trúc gói PES
89
Hình VI.1.14: Định d
ng dòng chương trình, dòng truyn ti t dòng
đóng gói PES.
90
Hình VI.1.15: Cu trúc gói truyn ti
91
Hình VI.1.16: Định dng truyn ti MPEG - 2
92
Hình VI.1.17: Dòng truyn ti đa chương trình
95
Hình VI.1.18. Thông tin đồng h h thng PCR
97
Hình VI.1.19: S đồng b hóa thu phát.
98
1
LI M ĐẦU
Trong nhng năm gn đây, công ngh truyn hình đang chuyn sang mt bước
ngot mi – Quá trình chuyn đổi t công ngh truyn hình tương t sang truyn
hình s. Nhiu nhà nghiên cu cho rng thi đại " Video s, Truyn hình s " đang
tiến nhng bước vng chc và đạt nhiu thành tu rc r. Công ngh tương t đã
hế
t thi, nhường đường cho công ngh s. Công ngh truyn hình đang tri nghim
mt s thay đổi ln v cht. Trên thc tế các nhà sn xut đã ngng sn xut các
thiết b truyn hình tương t và vì thế thiết b tương t dn vng bóng trên th
trường. Trong tương lai không xa, các thiết b sn xut chương trình, các máy phát
hình, các thiết b video, audio tương t
s được thay thế bng thiết b s.
Trên thế gii đã có rt nhiu nước áp dng truyn hình s như M, Nht, các
nước phương Tây và mt s nước Châu Á khác. Do vy hin nay đài truyn hình
Vit Nam và đài truyn hình k thut s VTC cũng đang trin khai các chiến lược
phát trin truyn hình s để đáp ng nhu cu ngày càng cao ca xã hi và tránh t
t
hu v công ngh, t tin trên con đường hi nhp vi quc tế.
Trong quá trình sn xut các chương trình truyn hình s, thì nén tín hiu
mt khâu rt quan trng và không th thiếu. Cht lượng tín hiu sau khi khôi phc
cũng chu nh hưởng nhiu khâu này. Vic la chn mt chun nén thích hp để
thc hin công đon này cũng là mt yếu t góp ph
n quan trng vào thành công
ca mt chương trình truyn hình s.
nhng lý do trên cho nên em đã chn đề tài này, tuy nhiên đây là mt đề tài
rng nên không th tránh được nhng thiếu sót. Em rt mong nhn được s đóng
góp ý kiến ca quý thy cô giáo và các bn quan tâm.
Cui cùng, em xin chân thành cm ơn các thy giáo, cô giáo Trường Đại Hc
Bách Khoa Hà Ni, đặc bit xin trân trng cm ơn tiến s PHM VĂN BÌNH đã
tn tình h
ướng dn em hoàn thành lun văn thc s này.