Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS. Hoàng Minh Quân BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Số hiệu sinh viên: Khoá: Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: Điện tử viễn thông 1. Đầu đề đồ án: ……………………………………………… ……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… ……… 2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: …………………………………… …………………………………………… …… …………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………….… ……………………… ……………………………………………………………………………………….…………. 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: ……………………………………………………………………………………………………………… …. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. .….…………………………………………………………………………………………………………………………… …………… …. ……………………………………………………………………………………………………………………… 4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): ……………………………………………………………………………………………………………………… …. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………………………… 5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: ……………………………………………………… ……………… ….… 6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:……………………………………………………………… ……. 7. Ngày hoàn thành đồ án: ……………………………………………………………………….……………… Ngày…… tháng……năm 2012 Chủ nhiệm Bộ môn Giảng viên hướng dẫn Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày…….tháng……năm 2012 Cán bộ phản biện Page 1 Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS. Hoàng Minh Quân BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Số hiệu sinh viên: Khoá: Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: Kỹ thuật Điện tử viễn thông Giảng viên hướng dẫn: GS. Hoàng Minh Quân Cán bộ phản biện: 1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp 2. Nhận xét của cán bộ phản biện Ngày……tháng……năm 2011 Cán bộ phản biện Page 2 Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS. Hoàng Minh Quân LỜI NÓI ĐẦU Khi đời sống vật chất của người dân ngày càng được nâng cao, yêu cầu về chất lượng các chương trình truyền hình, giải trí ngày càng lớn. Lĩnh vực phát thanh truyền hình trong mấy năm trở lại đây đang có những bước tiến nhảy vọt. Truyền hình analog, truyền hình cáp, truyền hình kỹ thuật số mặt đất, truyền hình vệ tinh DTH phát triển mạnh về số lượng và chất lượng, lan tỏa khắp các tỉnh, thành phố. Truyền hình SDTV ở Việt Nam hiện nay có độ phân giải cao nhất là 720 điểm chiều ngang và 576 điểm chiểu dọc (720x576) trong khi đó, truyền hình HDTV có số lượng điểm ảnh lên đến 1920x1080. Số lượng các chi tiết ảnh của HDTV cao gấp 5 lần so với SDTV, cho hình ảnh sắc nét, chân thực, sống động. Hệ thống âm thanh 5.1 vốn được dùng nhiều trong các dàn nhạc tại nhà hay rạp chiếu phim, giờ xuất hiện ngay cả trên sóng truyền hình. Thêm vào đó, nếu tỉ lệ tiêu chuẩn khung hình cũ là 4:3 làm người xem mau mỏi mắt thì với HDTV, tỉ lệ khuôn hình 16:9 hiển thị đúng kích thước thật của hình ảnh. Sử dụng HDTV trên màn hình rộng, người xem sẽ không còn nhìn thấy những hình ảnh mất cân đối. Màn hình không còn hiện tượng bóng ma, mờ nhiễu. Với những đặc tính ưu việt như trên, có thể khẳng định xu thế HDTV là tất yếu trong thời gian ngắn tới đây và phù hợp với xu thế phát triển của xã hội. Xuất phát từ thực tế đó, em đã tiến hành tìm hiểu với đề tài về HDTV. Em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Minh Quân đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện để em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp. Page 3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS. Hoàng Minh Quân TÓM TẮT ĐỒ ÁN Nội dung đề tài gồm 4 chương được tóm tắt như sau: Chương 1. Truyền hình kỹ thuật số, giới thiệu về truyền hình số, các tiêu chuẩn và phương pháp chuyển đổi từ tương tự sang số và ngược lại, phương pháp nén truyền dẫn tín hiệu số. Chương 2. Truyền hình độ phân giải cao HDTV, chương này giới thiệu khuôn hình, tỉ lệ ảnh và chuyển đổi tỉ lệ ảnh 9:16 và 3:4, các định dạng HDTV và khuôn hình. Chương 3. Truyền dẫn tín hiệu HDTV, chương này nói về các phương pháp truyền dẫn tín hiệu từ đài phát đến phía thu. Chương 4. Thiết bị hiển thị, nói về công nghệ và cấu tạo màn hình hiển thị đang được phát triển và ứng dụng nhiều hiện nay. Page 4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS. Hoàng Minh Quân MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. So sánh chất lượng tín hiệu số và tương tự….………… ……….16 Hình 1.2. Sơ đồ tổng quát hệ thống thu và phát truyền hình số…………… 22 Hình 1.3. Sơ đồ khối mạch biến đổi video số sang tương tự……… … 24 Hình 1.4. Tập hợp các kỹ thuật giảm dữ liệu để tạo JPEGMJPEG…… …26 Hình 1.5. Mã hóa, giải MDPCM………………………………… … ……27 Hình 1.6. Cấu trúc MPEG-2 phân lớp…………………………………….…28 Hình 1.7. Dòng các hình PS …………………………… ……… 29 Page 5 Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS. Hoàng Minh Quân Hình 1.8. Định dạng dòng truyền tải MPEG-2……………… …… … 30 Hình 1.9. Dòng truyền tải TS………………… ……………… ……… 31 Hình 1.10. Ghép kênh dòng bit truyền tải cấp hệ thống………… …….… 31 Hình 2.1. Tỷ lệ hình ảnh trong truyền hình…………… ……………… 34 Hình 2.2. Giới thiệu định dạng video……… ……………….……….… 34 Hình 2.3. Điểm ảnh của một số tiêu chuẩn……… …… ……… … 35 Hình 2.4. So sánh tỉ số màn ảnh giữa tivi thường và HDTV……… ….….37 Hình 2.5. HDTV quét 30 và 60 khung hình trên giây được………….… ….38 Hình 2.6. Tổng hợp số quét HDTV ………………… ………… ….…… 38 Hình 2.7. Phương pháp 1 cắt theo chiều đứng………………… … … 41 Hình 2.8. Phương pháp 2 bảng biên…………………………….……….… 42 Hình 2.9. Giải pháp 1 cửa sổ trung tâm….…………………… … 43 Hình 2.10. Giải pháp 2 letterbox: ảnh gốc 16:9 cấy vào định dạng 4:3….….43 Hình 2.11. Tần số lấy mẫu SDTV Widescreen ………….…………… … 44 Hình 3.1. Ảnh vệ tinh vinasat 1………………………….….… ……….… 56 Hình 3.2. Sơ đồ tổng thể của trạm thu phát vệ tinh………… ………….… 60 Hình 3.3. Sơ đồ khối bên thu phần xử lý tín hiệu (đầu thu)…………… ….60 Hình 4.1. Bố trí điểm ảnh…………………………………….……….…… 65 Hình 4.2. Các lớp cấu tạo LCD……………….………….……………….…67 Hình 4.3. Tín hiệu điều khiển các điểm ảnh……………….…….………… 69 Hình 4.4. Cấu tạo các điểm ảnh màn hình plasma……………….………….71 Hình 4.5. Cấu tạo các điểm ảnh màn hình LED………………………….….72 Page 6 Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS. Hoàng Minh Quân DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh đầy đủ Tiếng Việt ATSC Advanced Television System Commitee Hội đồng về hệ thống truyền hình cải biên C/N Carrier/Noise Sóng mang/tạp âm CD Compact Disk CD COFDM Coding Othogonality Fequency Dvision Mltiplexing Mã hóa ghép kênh theo tần số trực giao DiBEG Digital Broadcasting Expert Group Nhóm chuyên gia truyền hình số Page 7 Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS. Hoàng Minh Quân DVB Digital Video Broadcasting Truyền hình số DVB- C/S/T Digital Video Broadcasting- Cable / Satellite / Terrestrial Truyền hình số qua cáp / vệ tinh / phát sóng trên mặt đất EDTV Enhanced Definition Television Truyền hình độ phân giải mở rộng FEC Forward Error Correction Sửa lỗi tiến (thuận) HDTV High Definitiom Televisiom Truyền hình độ phân giải cao ISDB Integrated Services Digital Broadcasing Truyền hình số các dịch vụ tích hợp LDTV Low Definitiom Television Truyền hình độ phân giải thấp MPEG Moving Pictures Experts Group Nhóm chuyên gia nghiên cứu về ảnh động M-PSK M-ary Phase Shift Keying Khóa dịch pha M trạng thái M-QAM M-ary Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc M trạng thái NTSC National Television System Committee Hội đồng hệ thống truyền hình quốc gia Mỹ OFDM Othogonality Fequency Dvision Mltiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao PAL Phase Alternating Line Pha luân phiên theo dòng QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha vuông góc RF Radio Frequence Cao tần SDTV Standard Definition Truyền hình độ phân giải tiêu Page 8 Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS. Hoàng Minh Quân Television chuẩn SFN Single Frequence Network Mạng đơn tần SMPTE Society of Motion Picture and Television Engineers Hiệp hội ảnh động và kỹ sư truyền hình VOD Video On Demand Truyền hình theo yêu cầu SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TRUYỀN HÌNH Lịch sử phát triển của truyền hình rất phức tạp vì nó ứng dụng kết quả nghiên cứu của nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác nhau. - Năm 1839 Bee Quell tìm ra hiện tượng quang điện. - Năm 1898 Volsske tìm ra hệ thống truyền hình không dây dẫn (truyền hình bằng sóng điện từ). - Năm 1945 tiêu chuẩn truyền hình 525 dòng và 625 dòng các thí nghiệm truyền hình màu bắt đầu từ sau đại chiến thế giới lần thứ II và ngày nay đã trở thành phổ biến trên thế giới. - Truyền hình màu ra đời khi hệ thống truyền hình đen trắng đã hoàn thiện. Vì vậy khi xây dựng hệ thống truyền hình màu cần phải giải quyết sao cho máy thu hình, đen trắng có thể thu được với hình ảnh đen trắng. Mặt khác phải giải quyết được ngược lại đó là dùng máy thu hình màu có thể thu được chương trình truyền hình đen trắng với ảnh nhận được cũng là đen trắng. Đó là tính kết hợp của hệ truyền hình màu. Phương pháp tạo tín hiệu hình màu hoàn chỉnh (bao gồm tín hiệu chói và tín hiệu màu) được thực hiện đầu tiên ở Mỹ. Tín hiệu hình màu hoàn chỉnh mang tin tức về màu sắc và độ bão hoà màu của ảnh màu. Năng lượng phổ tín hiệu chói phân bố không đều trong cả băng tần tín hiệu truyền hình. Tín hiệu Page 9 Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS. Hoàng Minh Quân màu có phổ nằm trong giải tần hẹp hơn và bố trí ở miền tần số cao của băng tần tín hiệu chói . Từ đặc điểm trên có thể thực hiện các điều kiện kết hợp truyền hình màu và truyền hình đen trắng. Tín hiệu hình màu và tín hiệu chói nằm trong cùng 1 băng tần cơ bản được thực hiện trong hệ truyền hình màu NTSC năm 1950 ở Mỹ do FCC (Feđeal Communcation Commíion - Ủy ban thông tin liên bang). Những năm sau hệ truyền hình màu phát triển nhanh chóng, chất lượng ảnh hệ NTSC hứa phải là tốt vì tín hiệu hệ NTSC rất nhạy với méo pha và méo biên độ. Người ta chuyển sang nghiên cứu tìm ra các hệ thống mã hoá tín hiệu màu khác, sao cho méo pha và méo biên độ xuất hiện trong kênh truyền hình là ảnh hưởng nhỏ nhất. - Năm 1957 ở Pháp xuất hiện hệ truyền hình màu SECAM do Henry De France nghiên cứu và thực hiện. - Năm 1962 giáo sư Walter Bruce ở Tây Đức công bố Hệ truyền hình PAL. Cả hai hệ SECAM và PAL về nguyên lý chung thống nhất với hệ NTSC. - Năm 1966 ở Ôslô (Na Uy) đã tiến hành hội nghị CCIR để chọn hệ truyền hình màu thống nhất cho cả Châu Âu, để tiện cho việc trao đổi chương trình truyền hình màu giữa các nước. Kết quả một số nước chọn hệ SECAM còn một số nước dùng hệ PAL, Mỹ và Nhật sử dụng hệ NTSC. Ở Việt Nam chọn hệ PAL tiêu chuẩn OIRT (Organization International Radio and Television - tổ chức phát thanh truyền hình quốc tế). - Năm 1994 Mỹ nghiên cứu và thử nghiệm truyền hình số, đến tháng 12 năm 1996 ban hành tiêu chuẩn ATSC. - Năm 1997 Nhật Bản ban hành tiêu chuẩn ISDB - hay còn gọi là tiêu chuẩn DIBEG. Page 10 [...]... DVB-S, và DVB-C - Xây dựng mạng quy hoạch tần số, công suất - Đến năn 2020, Việt Nam sẽ sử dụng truyền hình số hoàn toàn Hạ tầng truyền dẫn phát sóng TH mặt đất sẽ được chuyển đổi hợp lý sang công nghệ số hoàn toàn trên cơ sở áp dụng bộ tiêu chuẩn châu Âu (DVB-T truyền hình số mặt đất), ngừng hẳn việc sử dụng công nghệ truyền hình tương tự 1.3.2.2 Thông tin về kết quả nghiên cứu thử nghiệm tại Việt Nam. .. nước Châu Á trong đó có Việt Nam và nhiều nước khác đã lựa chọn tiêu chuẩn này và dự kiến phát sóng số hoàn toàn vào năm 2010-2015 - Việt Nam từ năm 1997 đến nay có một số đơn vị kỹ thuật có nghiên cứu và tiếp cận với công nghệ số, cho đến nay nhiều công đoạn trong sản xuất chương trình, truyền dẫn đã được số hoá, nhiều đề tài nghiên cứu truyền hình số đã và đang được nghiên cứu thử nghiệm chính vì... kênh truyền hình: Tiết kiệm tài nguyên tần số: - Một trong những ưu điểm của truyền hình số là tiết kiệm phổ tần số - 1 transponder 36MHz truyền được 2 chương trình truyền hình tương tự song có thể truyền được 10 ÷ 12 chương trình truyền hình số (gấp 5 ÷ 6 lần) - Một kênh 8 MHz (trên mặt đất) chỉ truyền được 1 chương trình truyền hình tương tự song có thể truyền được 4 ÷ 5 chương trình truyền hình. .. Minh Quân Page 12 Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS Hoàng Minh Quân CHƯƠNG I TRUYỀN HÌNH KỸ THUẬT SỐ Truyền hình kỹ thuật số là sử dụng phương pháp số để tạo, lưu trữ và truyền tín hiệu của chương trình truyền hình trên kênh thông tin mở ra một khả năng đặc biệt rộng rãi cho các thiết bị truyền hình đã được nghiên cứu trước Trong một số ứng dụng, tín hiệu số được thay thế hoàn toàn cho tín hiệu tương tự vì có... Trong kỹ thuật truyền hình tương tự, để truyền dẫn tín hiệu, người ta thường dùng phương pháp điều biên (AM) hoặc điều tần (FM) Tại đầu thu tín hiệu sẽ giải điều chế về hình ảnh và âm thanh ban đầu Một ưu điểu của truyền hình số so với truyền hình tương tự là trên một kênh thông tin có thể truyền được nhiều chương trình Để truyền dẫn tín hiệu truyền hình số ta phải dùng các phương pháp mã hóa và điều chế... nghiệm chính vì vậy mà nó mang tính khoa học và thực tiễn cao nhằm càng ngày càng nâng cao chất lượng cho việc phát hình số tại Việt Nam Xu hướng chung cho sự phát triển truyền hình là nhằm đạt được thống nhất, là hệ thống truyền hình hoàn toàn có kỹ thuật có chất lượng cao và dễ dàng phân phối trên kênh thông tin, vì vậy truyền hình kỹ thuật số HDTV đã và đang được phát triển mạnh mẽ Page 11 Đồ án... sóng truyền hình HD trực tiếp từ đài phát 2.2 Tỷ lệ ảnh 2.2.1 Ảnh và tỷ lệ ảnh Hình 2.1 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 2.1 ở trên Quy ước truyền hình độ phân giải chuẩn hay phân giải thường standarddefinitinon television (SDTV) có tỷ lệ màn ảnh 4:3 Tivi màn hình. .. công nghệ ở Việt Nam (Dự thảo quy hoạch THVN đến năm 2010 tiến đến năm 2020) - Từ năm 1997-2000: Nghiên cứu lựa chọn tiêu chuẩn - 2001: Quyết định lựa chọn tiêu chuẩn(DVB-T) Ngày 26-3-2001,Tổng giám đốc Đài Truyền hình Việt Nam quyết định lựa chọn tiêu chuẩn DVB-T cho Việt Nam Mốc quan trọng trong quá trình phát triển THVN - 2003: Phát sóng thử nghiệm tại Hà Nội và TP Hồ Chí Minh - 2005: Truyền thử... 1995: Công bố tiêu chuẩn (ATSC) - 1997: Bắt đầu phát song thử nghiệm truyền hình số - 2006: chấm dứt công nghệ truyền hình tương tự, chuyển hoàn toàn sang phát song số * Achentina: phát sóng số vào năm 1999 * Mexico: phát sóng số vào năm 1992 * Hàn quốc: - Lựa chọn tiêu chuẩn từ năm 1997 đến 1998 - Phát thử nghiệm từ 1998 đến 2001 - Chính thức phát sóng số vào năm 2001 - Chấm dứt truyền hình tương tự vào... đã sẵn sàng truyền đi xa, cần được điều chế để phát - Lúc đi theo các phương thức: A/D A/D Video Audio Video D/A Audio Phía phát Video Audio Phía thu Khối số hóa tín hiệu truyền Page 19 Khối nén vidieo số Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS Hoàng Minh Quân Hình 1.2 Sơ đồ tổng quát hệ thống thu và phát truyền hình số + Truyền hình số vệ tinh DVB-S (QPSK) + Truyền hình số cáp DVB-C (QAM) + Truyền hình số mặt đất . động và kỹ sư truyền hình VOD Video On Demand Truyền hình theo yêu cầu SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TRUYỀN HÌNH Lịch sử phát triển của truyền hình rất phức tạp vì nó ứng dụng kết quả nghiên cứu. cứu và tiếp cận với công nghệ số, cho đến nay nhiều công đoạn trong sản xuất chương trình, truyền dẫn đã được số hoá, nhiều đề tài nghiên cứu truyền hình số đã và đang được nghiên cứu thử nghiệm chính. sang công nghệ số hoàn toàn trên cơ sở áp dụng bộ tiêu chuẩn châu Âu (DVB-T truyền hình số mặt đất), ngừng hẳn việc sử dụng công nghệ truyền hình tương tự. 1.3.2.2. Thông tin về kết quả nghiên cứu