Truyền hình tương tự tổng quan về hệ thống truyền hình

mã nhị phân phản xạ) và các mã nhị phân kép. Phần lớn các ký hiệu mã so sánh các tín hiệu vào với điện áp chuẩn để đánh giá xem có các tín hiệu nào không. Như vậy một bộ chuyển đổi A\D hoặc bộ giải mã là cần thiết cho việc tạo ra điện áp chuẩn. Trong liên lạc công cộng PCM tiếng nói được biểu diễn với 8bít, tuy nhiên trong luật PCM được lập lên như sau.(8bit) Bít phân cực =0.1 Bít phân đoạn =000,0001,...,111 Bít phân bước =0000,0001,...,1111 Trong quá trình mã hoá thì có hai phương pháp. +)Mã hoá tuyến tính: Dùng phương pháp đếm liên tiếp, phương pháp từng bít cân bằng so sánh và phương pháp từng từ. +)Mã hoá phi tuyến: Dùng bộ nén dãn tương tự và số. Iv.cơ sở biến đổi tín hiệu truyền hình Biến đổi tín hiệu video. Biến đổi tín hiệu video tương tự thành tín hiệu video số là quá trình biến đổi thuận, còn quá trình biến đổi video số thành video tương tự là quá trình biến đổi ngược. Trong hệ thống truyền hình số có sử dụng rất nhiều bộ biến đổi thuận ADC và các bộ biến đổi ngược DAC. Trong truyền hình mầu tin tức hình ảnh truyền được biểu diễn bằng ba tín hiệu mầu cơ bản : đỏ (R), lục (G ), lam ( B ). Nó có thể được truyền bằng ba khả năng sau : Ba tín hiệu băng rộng R, G, B. Một tín hiệu chói băng rộng Y và hai tín hiệu băng hẹp I, Q. Một tín hiệu video mầu tổng hợp. Như vậy, có thể chia tín hiệu video thành hai loại chính : tín hiệu video mầu tổng hợp và tín hiệu video thành phần. Vì thế quá trình biến đổi video tương tự thành tín hiệu video số sẽ có hai cách chính : Biến đổi tín hiệu video mầu tổng hợp. Biến đổi tín hiệu video mầu thành phần ( tín hiệu chói Y và hai tín hiệu hiệu mầu R-Y và B-Y hoặc ba tín hiệu mầu cơ bản R, G, B). Tần số lấy mẫu tín hiệu video Tần số lấy mẫu được chọn sao cho hình ảnh có chất lượng cao nhất, tín hiệu truyền có tốc độ bit nhỏ nhất, độ rộng băng tần nhỏ nhất và mạch thực hiện đơn giản. Để việc lấy mẫu không gây méo, phải chọn tần số lấy mẫu thoả mãn định lý Nyquist : fsa < 2fgh . Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi tần số lấy mẫu tiến gần tới 13Mhz thì chất lương khôi phục ảnh rất tốt, còn nếu nhỏ hiệu video số (fsa) thường gấp nhiều lần tần số sóng mang mầu fsc vi dụ fsa = 2fsc ; fsa = 3fsc hoặc fsa = 4fsc . Hệ SECAM dùng hai tải tần mang mầu sử dụng điều tần nên không dùng được một tần số fsa cho các tín hiệu hiệu số mầu và chọn tần số lấy mẫu tối ưu rất khó. ở hệ NTSC, tần số lấy mẫu(fsa ) nếu muốn có thể có mối quan hệ chặt chẽ với cả tần số dòng (fH ) và tần số sóng mang mầu fsc . Nhưng điều này không thể thực hiện được ở hệ PAL và SECAM. Nếu chọn fsa = 3fsc đối với hệ NTSC tương đương 10,74Mhz là giá trị chưa đủ lớn. Nếu chọn fsa = 4fsc tương đương 14,3Mhz sẽ cho chất lượng hình ảnh rất tốt. Việc chọn tần số lấy mẫu càng lớn sẽ làm cho việc sử dụng các bộ lọc tránh chồng phổ ( được đặt trước bộ ADC ) dễ dàng hơn và bộ lọc tái tạo cũng đưa lại một đặc tuyến tốt hơn, Tuy nhiên nó sẽ làm tăng tốc độ bit, dẫn đến lãng phí dải thông. Để tiến tới xu hướng chuẩn hoá cho các thiết bị video số, người ta đã đưa ra hai tiêu chuẩn về tần số lấy mẫu là 4fsc NTSC và 4fsc PAL, tần số lấy mẫu bằng 4 lần tần số sóng mang mầu, và sử dụng 8bit hoặc 10bit để biểu diễn các mẫu. Tín hiệu video số tổng hợp còn mang đầy đủ những nhược điểm của tín hiệu video tương tự, nhất là hiện tượng can nhiễu giữa tín hiệu chói và tín hiệu mầu. Trong những năm gần đây người ta thường sử dụng phương pháp số hoá tín hiệu video thành phần. Tần số lấy mẫu lớn đòi hỏi thiết bị, đường truyền và các bộ nhớ có dung lượng lớn. Chi phí cho toàn bộ hệ thống do vậy tăng lên gấp nhiều lần. Tần số lấy mẫu thích hợp nằm trong khoảng 12 á 14 Mhz. số hoá tín hiệu video tổng hợp có ưu điểm là tốc độ bit thấp so với số hoá tín hiệu video thành phần , điều đó cũng có nghĩa là lượng băng từ dùng trong các máy ghi hình hạn chế hơn. Tuy nhiên tín hiệu số tổng hợp bộc lộ nhiều nhược điểm trong quá trình xử lý số, tạo kỹ xảo, dựng hình... Tín hiệu video thành phần. Với tín hiệu video thành phần, tần số lấy mẫu thường được biểu thị thông qua tỷ lệ tần số lấy mẫu tín hiệu chói vag tần số lấy mẫu các tín hiệu hiệu mầu. Ví dụ 14:7:7 là tỷ lệ lấy mẫu ứng với tần số lấy mẫu tín hiệu chói là 14Mhz và đối với hai tín hiệu hiệu mầu là 7Mhz. Hệ thống dùng tiêu chuẩn 14:7:7 với 8bit/mẫu cho ta tốc độ bit bằng 244 Mbit/s lớn hơn tốc độ bít hệ 12:4:4, 40% và hệ 12:6:6, 17%. 4:2:2 là tiêu chuẩn trong đó tỷ số lấy mẫu giữa tần số lấy mẫu của tín hiệu video thành phần Y/CB /CR = 4:2:2 và các tần số lấy mẫu tương ứng với các tín hiệu thành phần bằng ( với cấu trúc lấy mẫu trực giao ) : fS (Y) = 13,5Mhz ; fS (CB) = 6,75Mhz, fS (CR) = 6,75Mhz Giá trị 13,5Mhz là một số nguyên lần tần số dòng cho cả hai tiêu chuẩn 525 và 625 dòng : 13,5Mhz = 864fH đối với tiêu chuẩn 625(fH =15625Hz) 13.5Mhz = 858fH đối với tiêu chuẩn 525(fH =15750Hz) Tần số lấy mẫu quyết định bề rộng tối đa của dải phổ tín hiệu. Theo Shanno và Nyquist, tần số lấy mẫu tối thiểu phải bằng hai lần tàn số cao nhất của tín hiệu. Như vậy với tần số lấy mẫu như trên, Bề rộng dải phổ của tín hiệu thành phần theo lý thuyết sẽ bằng 6,75Mhz đối với tín hiệu chói và 3,75Mhz đối với tín hiệu hiệu mầu CB , CR . Video số thành phần được coi là phương pháp số hoá được sử dụng hiện tại cũng như trong tương lai tại các studio hoàn toàn số. Tín hiệu video số thành phần có thể dễ dàng được xử lý, ghi, dựng trong các công đoạn hậu kỳ tại các studio. Tín hiệu video số thành phần loại bỏ được những ảnh hưởng do sóng mang mầu trong tín hiệu video tổng hợp gây lên. Trong quá trình số hoá tín hiệu video số thành phần khái niệm tần số lấy mẫu phải là bội số của sóng mang mầu đã trở lên không phù hợp. Tần số lấy mẫu, như trên đã trình bầy, ngoài yêu cầu có giá tị trong khoảng từ 12414Mhz là bội số của tần số dòng còn phải đạt điều kiện là tần số lấy mẫu chung cho cả hai tiêu chuẩn truyền hình 525 và 625 dòng, để có thể tiến tới một tiêu chuẩn video số chung cho toàn thế giới. Loại bỏ được những điều phiền phức gây lên bởi tình trạng đa hệ truyền hình tương tự. Tóm lại, tần số lấy mẫu đáp ứng được những yêu cầu trên đã được các tổ chức phát thanh truyền hình ( SMPTE, EBU, CCIR ) thống nhất lựa chọn là : fsa = 13,5Mhz chung cho cả hai tiêu chuẩn 525 và 625 dòng. Cả hai tiêu chuẩn sử dụng chung một tần số lấy mẫu, cùng một lượng mẫu trong thời gian tích cực của một dòng. Thời gian một dòng của hai hệ 625 và 525 bằng 64ms và 63,56ms ( hệ 625 có thời gian lớn hơn ) trong khi thời gian tích cực của một dòng trong hệ 625 là 52ms. Nếu cả hai hệ đều lấy thời gian tích cực bằng 52ms, thời gian xoá dòng tương ứng với từng hệ là 12 và 11,56ms và thông số cơ bản đối với mỗi hệ là : Tổng số mẫu mỗi dòng : Hệ 625 dòng : 64 x 13,5 = 864 mẫu Hệ 525 dòng : 63,56 x 13,5 = 858 mẫu Số mẫu trong thời gian tích cực của mỗi dòng : Hệ 625 dòng : 52 x 13,5 = 702 mẫu Hệ 525 dòng : 52 x 13,5 = 702 mẫu Số mẫu trong thời gian xoá dòng : Hệ 625 dòng : 12 x 13,5 = 162 mẫu Hệ 525 dòng : 11,56 x 13,5 = 156 mẫu Cấu trúc mẫu ( Sample ) Tín hiệu hình ảnh từ Camera và được biểu thị trên ảnh hình chứa thông tin về đồng bộ theo mành và dòng, đó là ảnh hai chiều. Vì vậy để khôi phục chính xác ảnh, tần số lấy mẫu phải có liên quan đến tần số dòng. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, tần số lấy mẫu phải là bội số của tần số dòng. Khi đó điểm lấy mẫu trên các dòng quét sẽ thẳng hàng với nhau, do đó tránh được hiệu ứng méo đường biên. Như vậy, việc lấy mẫu không những phụ thuộc vào thời gian mà còn phụ thuộc vào không gian hay toạ độ các ddiểm lấy mẫu. Vị trí các điểm lấy mẫu hay cấu trúc lấy mẫu được xác định theo thời gian, theo các dòng và theo các mành. Hàm lấy mẫu có thể biến đổi dạng xq ( t,x,y ). Tần số lấy mẫu phù hợp với cấu trúc lấy mẫu sẽ cho phép khôi phuc hình ảnh tốt nhất. Vì vậy, tần số lấy mẫu phải thích hợp theo cả ba chiều t,x,y. Tuy nhiên, trong các cấu trúc lấy mẫu phổ biến, ta chỉ xét các mẫu theo hai chiều x,y . Có ba dạng cấu trúc được dùng phổ biến cho tín hiệu video : 2.3.1.Cấu trúc trực giao Các mẫu được sắp xếp trên các dòng kề nhau thẳng hàng theo chiều đứng. Cấu trúc này cố định theo mành và theo ảnh ( hai mành ). Trong trường hợp này tần số lấy mẫu thoả mãn định lý Nyquist do đó tốc độ bit rất lớn. Dòng1, Mành 1 ã ã ã ã ã ã ã ã Dòng 1, mành 2 ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã Dòng 2, mành 1 ã ã ã ã ã ã ã ã Dòng 2, mành 2 ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã Hình 1-10: Cấu trúc trực giao 2.3.2.Cấu trúc “ quincunx “ mành Đối với cấu trúc quincunx mành, cá mẫu trên các dòng kề nhau thuộc một mành xếp thẳng hàng theo chiều đứng ( trực giao ), nhưng các mẫu thuộc một mành lại dịch đi nửa chu kỳ lấy mẫu so với các mẫu của mành thứ nhất. Dòng1, Mành 1 ã ã ã ã ã ã ã ã Dòng 1, mành 2 ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã Dòng 2, mành 1 ã ã ã ã ã ã ã ã Dòng 2, mành 2 ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã Hình 1-11: Cấu trúc quincunx mành Phân bố quincunx mành rất có ý nghĩa đối với mành một, nó cho phép giảm tần số lấy mẫu theo dòng. Phổ tần của cấu trúc nói trên của mành 2 so với phổ của mành một bị dịch đi và có thể lồng với phổ tần cơ bản, Gây ra méo ở các chi tiết ảnh ( khi hình ảnh có các sọc đứng ). 2.3.3. Cấu trúc quincunx dòng Các mẫu trên dòng kề nhau của một mành sẽ lệch nhau nửa chu kỳ lấy mẫu, còn các mẫu trên một dòng của mành 1 sẽ lẹch so với mẫu của dòng tiếp theo của mành 2 một nửa chu kỳ lấy mẫu. ở đây không xẩy ra trường hợp lồng phổ biên với phổ chính và không bị méo. Điều đó cho phép sử dụng tần số lấy mẫu nhỏ hơn 25% tần số Nyquist, và tiết kiệm được phổ của tín hiệu số. Dòng1, Mành 1 ã ã ã ã ã ã ã ã Dòng 1, mành 2 ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã Dòng 2, mành 1 ã ã ã ã ã ã ã ã Dòng 2, mành 2 ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã Hình 1- 12 : Cấu trúc quincunx dòng Tuỳ theo cấu trúc lấy mẫu, sẽ xuất hiện méo ảnh đặc trưng. Đối với cấu trúc trực giao, độ phân giải của ảnh sẽ giảm. Đối với cấu trúc quincunx mành sẽ xuất hiện nhấp nháy các điểm ảnh. Ngược lại với cấu trúc quincunx dòng sẽ xuất hiện các vòng tròn theo chiều ngang ( méo đường biên ). Tóm lại cấu trúc trực giao cho chất lượng ảnh cao nhất, vì đối với mắt người thì độ phân giải thấp sẽ dễ chịu hơn là hai loại méo nêu trên. 2.4.Các chuẩn lấy mẫu tín hiệu video Quá trình lấy mẫu là bước đầu tiên của việc số hoá tín hiệu video, trước hết ta tìm hiểu về một vài tiêu chuẩn lấy mẫu. Có nhiều tiêu chuẩn video số thành phần, điểm khác nhau cơ bản giữa chúng ở tỷ lệ giữa tần số lấy mẫu và phương pháp lấy mẫu tín hiệu chói và các tín hiệu hiệu mầu, trong đó bao gồm : Tiêu chuẩn 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0, 4:1:1. Dưới đây ta xét phương thức từng chuẩn. Tốc độ lấy mẫu dựa trên cơ sở tần số chuẩn là 3,375Mhz. 2.4.1. Chuẩn 4:4:4 Mẫu tín hiệu chỉ được lấy đối với các phần tử tích cực của tín hiệu video. Với hệ PAL, màn hình được chia làm 625 x 720 điểm ( pixel ) Điểm lấy mẫu tín hiệu chói Điểm lấy mẫu mầu đỏ CR Điểm lấy mẫu mầu lamCB Hình1.12a. Cấu trúc lấy mẫu chuẩn 4.4.4 Các tín hiệu chói (Y), tín hiệu hiệu mầu ( CR ,,CB ) được lấy mẫu tại tất cả các điểm lấy mẫu trên dòng tích cực của tín hiệu video. Cấu trúc lấy mẫu là cấu trúc trực giao, vị trí lấy mẫu như trình bầy trong hình vẽ trên : Tiêu chuẩn 4:4:4 có khả năng khôi phục ảnh chất lượng tốt nhất trong các tiêu chuẩn, thuận tiện cho việc xử lý tín hiệu. Tiêu chuẩn này có thể dùng trong trường hợp xử lý tín hiệu chói và tín hiệu mầu RGB. Nó có thể được dùng trong studio nhằm rời rạc hoá tín hiệu. Tuy nhiên tiêu chuẩn này đõi hỏi tốc độ bit rất cao. Các tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế đã thống nhất về chỉ tiêu tần số lấy mẫu cho truyền hình số theo tiêu chuẩn này với tên gọi là CCIR-601. Với chuẩn 4:4:4 tốc độ dòng dữ liệu (PAL ) được tính như sau : Khi lấy mẫu 8bit : (720 +720 +720 ) x 567 x 8 x 25 =249Mbit/s Khi lấy mẫu 10bit :(720 +720 +720) x 576 x10 x25 = 311Mbit/s 2.4.2.Chuẩn 4:2:2 Điểm lấy mẫu tín hiệu chói Y Điểm lấy mẫu mầu đỏ CR Điểm lấy mẫu mầu lam CB Hình 1.12b.Cấu trúc lấy mẫu chuẩn 4.2.2 Điểm lấy mẫu toàn bộ ba tín hiệu : chói Y và hiệu mầu CR ,CB Điểm kế tiếp chỉ lấy mẫu tín hiệu chói Y, còn hai tín hiệu hiệu mầu không lấy mẫu. Khi giải mã mầu suy ra từ mầu của điểm ảnh trước Điểm sau nữa lại lấy mẫu đủ ba tín hiệu Y, CR ,CB Tuần tự như thế, cứ 4 lần lấy mẫu tín hiệu chói Y thì hai lần lấy mẫu CR, hai lần lấy mẫu CB tạo nên cơ cấu 4:2:2. Đối với hệ PAL tốc độ dòng dữ liệu theo chuẩn này được tính như sau : Khi lấy mẫu 8bit : (720 +360 +360 ) x576 x8 x 25 = 166Mbit/s Khi lấy mẫu 10bit :(720 +360 +360)x576 x 10 x25 = 207Mbit/s Tiêu chuẩn 4:2:2 là tiêu chuẩn cơ bản của truyền hình số chất lượng hình ảnh của tiêu chuẩn này cao sau tiêu chuẩn 4:4:4 . Nó cho phép xử lý tín hiệu một cách thuận lợi. 2.4.3.Chuẩn 4:2:0 Theo chuẩn này, tín hiệu Y được lấy mẫu ở tất cả các điểm ảnh của dòng, còn tín hiệu hiệu mầu thì cứ cách một điểm sẽ lấy mẫu cho một tín hiệu hiệu mầu. Tín hiệu hiệu mầu được lấy xen kẽ, Nếu hàng chẵn lấy mẫu cho tín hiệu hiệu mầu CR thì dòng lẻ sẽ lấy mẫu cho tín hiệu hiệu mầu CB . Điểm lấy mẫu tín hiệu chói Y Điểm lấy mẫu mầu đỏ CR Điểm lấy mẫu mầu lam CB Hình 1.12 c. Cấu trúc lấy mẫu chuẩn 4.2.0 Đối với hệ PAL tốc độ dòng dữ liệu theo chuẩn này được tính như sau : Khi lấy mẫu 8bit :(720+360 )x 576 x 8 x25 = 124,4Mbit/s Khi lấy mẫu 10bit :(720 +360)x576x10x25 = 155,5 Mbit/s 2.4.4.Chuẩn 4:1:1 Điểm ảnh lấy mẫu đủ Y, CR,CB : ba điểm ảnh tiếp sau chỉ lấy mẫu Y không lấy mẫu CR,CB. Khi giải mã mầu của ba điểm ảnh sau phải suy ra từ điểm ảnh đầu. Tuần tự như thế, cứ 4 lần lấy mẫu Y, có một lần lấy mẫu CR một lần lấy mẫu CB . Điểm lấy mẫu tín hiệu chói Y Điểm lấy mẫu mầu đỏ CR Điểm lấy mẫu mầu lam CB Hình 1.12 d. Cấu trúc lấy mẫu chuẩn 4.1.1 Đối với hệ PAL tốc độ dòng dữ liệu theo chuẩn này được tính như sau : Khi lấy mẫu 8bit :(720+180 +180 )x 576 x 8 x25 = 124,4Mbit/s Khi lấy mẫu 10bit :(720 +180 +180)x576x10x25 = 155,5 Mbit/s Tiêu chuẩn này cho chất lượng hình ảnh tương đối thấp, thường được dùng cho điện thoại truyền hình. 3.Lượng tử hoá tín hiệu thành phần Sau khi lấy mẫu tín hiệu video, quá trình tiếp theo là quá trình lượng tử hoá. Khi lượng tử hoá tín hiệu video việc xác định tín hiệu lấy mẫu trên thang lượng tử là rất quan trọng. Trong trường hợp sử dụng cả thang, có thể có méo do mức tín hiệu vào không ổn định, do sườn dốc xuống của đặc trưng mạch lọc đầu vào bị nhoè ( do sửa aperture và các mức chuẩn của ADC không ổn định ). Muốn giải quyết vấn đề trên, người ta thường sử dụng biên ( Margin) bảo vệ khoảng trống phía trên và phía dưới giá trị cực đại và cực tiểu của tín hiệu video. Vì ảnh hưởng của méo ở mức đen nhỏ hơn mức trắng ( mức đen của tín hiệu video dược ổn định) nên biên bảo vệ phía mức trắng của tín hiệu phải lớn hơn biên bảo vệ phía mức đen. Trong trường hợp lượng tử hoá tín hiệu video thành phần thì việc liên kết một cách hợp lý các mức tín hiệu với các mức lượng tử đóng một vai trò quan trọng. Tín hiệu chói sau sửa méo gamma được biểu diễn bằng : Y’ = 0,299R’ + 0,587G’ + 0,114B’ Trong đó tín hiệu R’G’B’ là các tín hiệu mầu cơ bản sau sửa méo gamma Ta xác định được : (R’-Y’) = 0,701R’ – 0,587G’ – 0,114B’ (B’-Y’) = -0,299R’ – 0,587G’ + 0,886B’ Dạng thức video số được qui định bởi các thông số sau : Mức danh định Khỏng bảo vệ cần thiết. Số bit tương ứng với mỗi mẫu Mã “cấm” 3.1. Lượng tử hoá tín hiệu chói Y. Hình dưới đây biểu diễn các mức lượng tử tín hiệu chói Y’ và các giá trị mẫu biểu diễn bằng 8bit. Trong trường hợp dùng mã tuyến tính 8bit, thang lượng tử chứa 28 = 256 mức ( từ 0 á 255 ) và có các khoảng cách đều nhau. Người ta chỉ sử dụng 220 mức để lượng tử hoá tín hiệu chói Y. Các mức còn lại ( 36 mức ) được dùng cho khoảng bảo vệ và tín hiệu đồng bộ. Mức dao động của tín hiệu chói Y từ 0 mV tới 700 mV do vậy một mức lượng tử bằng : q = 700/220 = 3,2 mV. Mức FF 255 Mức cấm EB 235 700mV Mức trắng 10 16 0 mV Mức đen 00 0 Mức cấm Hình 1-13 : Mức lượng tử tín hiệu chói Y ( số hoá 8bit ) Các mức 1 á 15, 236 á 254 là các khoảng bảo vệ trên và dưới. Từ mã đồng chỉ được xuất hiện trong khoảng tín hiệu chuẩn thời gian TRS Từ mã mở đầu của TRS gồm : 00H và FFH . Mức cấm bao gồm : 00H và FFH. Trong trường hợp dùng mã tuyến tính 10 bit để biểu diễn mẫu ta có 210 = 1024 mức lượng tử từ 0 đến 1023. Người ta chỉ sử dụng 877 mức để biểu diễn tín hiệu chói. Còn lại 147 mức dành cho khoảng bảo vệ và tín hiệu đồng bộ. Mức lượng tử trong trường hợp này bằng q = 700/876 = 0,799 mV Mức 3FF 1023 Mức cấm 3FC 1020 3AC 940 700 mV Mức trắng 040 64 0mV Mức đen 003 3 Mức cấm 000 0 Hình 1- 14 : Mức lượng tử tín hiệu chói Y ( số hoá 10bit ) Các mức 000, 001, 002, 003 và 3FC, 3FE, 3FF được dùng làm chuẩn thời gian. Còn lại 1016 mức lượng tử tương ứng từ 4 đến 1019 để biểu diễn tín hiệu chói. Các khoảng bảo vệ phía trên và phía dưới bao gồm từ mức 4 đến mức 64 ( 004 đến 040 ) và từ mức 940 đến 1019 ( 3AC đến 3FB ) khoảng bảo vệ cho phép mức tín hiệu tương tự có thể thay đổi. Chất lượng ảnh khôi phục được đánh giá qua tỷ số giữa giá trị biên độ đỉnh- đỉnh S và căn bình phương sai số lượng tử QRMS. Với hệ thống mã hoá 8bit : S/QRMS = 58,3 dB Đối với các tín hiệu hiệu mầu, mức danh định nằm trong khoảng từ 16 á 240 ( số hoá 8bit ) và 64á 960 ( số hoá 10bit ). Tín hiệu hiệu mầu được lượng tử hoá đối xứng qua trục ứng với mức 128 ( số hoá 8bit ) và mức 512 ( số hoá 10bit ). Mỗi mức lwongj tử khoảng 3,1 mV ( số hoá 8bit ) và 0,78 mV ( số hoá 10bit ). Các mức từ 1 á 15 ( 8bit ), 4 á 63 ( 10bit ), 241 á 254 ( 8bit ), 961 á 1019 ( 10bit ) được dành cho khoảng bảo vệ trên và dưới Các mức cấm bao gồm các từ mã : 00, FF ( đối với 8bit ); 000 á 003, 3FC á 3FF ( đối với 10bit ). Chất lượng khôi phục ảnh được tính thông qua tỷ số : S/QRMS Khi dùng 8bit để mã hoá : S/QRMS = 58,7 dB Khi dùng10bit để mã hoá : S/QRMS = 70,74 dB Hiệu ứng méo lượng tử phụ thuộc vào loại điều chế. Khi sử dụng PCM tuyến tính thì méo lượng tử xuất hiện dưới dạng hiệu ứng đường viền. Hình ảnh có độ sáng thay đổi chậm và đều theo chiều ngang thì trên màn hình sẽ thấy méo lượng tử như là các sọc có độ sáng cố địng chia làm nhiều đường rõ nét theo chiều đứng hình ảnh dễ nhận biéet méo nhất là hình ảnh có độ chói biến đổi chậm và đều. Hiệu ứng đường viền xuất hiện do quá trình lượng tử hoá cho tín hiệu có dạng bậc thang ở đầu ra. Nếu tăng số mức lượng tử thì hiệu ứng đường viền sẽ giảm. Méo lượng tử có dạng như nhiễu hạt tự nhiên ( lưới có kích thước nhỏ, như sương mù ) xuất hiện ở những vùng ảnh rộng có độ sáng đồng đều. Hiệu ứng đường viền ở các ảnh không chuyển động có dạng nhiễu hạt, khi lượng tử hoá 32 đến 64 mức. Đối với các ảnh chuyển động hiệu ứng này thể hiện rõ hơn nhiều. Hiệu ứng đường viền sẽ giảm nếu tín hiệu tương tự chứa nhiều chi tiết và méo lượng tử phân bố ngâũ nhiên. Méo lượng tử giống như trường hợp tín hiệu tương tự có nhiễu ngẫu nhiên và tải mầu, do đó méo sẽ ít hơn nếu lấy mẫu và lượng tử hoá tín hiệu video tổng hợp. Thực hiện hiệu chỉnh méo lượng tử bằng cách cộng tín hiệu có dạng Dither ( tín hiệu “ Dither “ làm tăng số khoảng lượng tử nhờ tăng tần số tín hiệu lượng tử, thường có dạng xung vuông có biên độ bằng khoảng lượng tử hoá ) vào tín hiệu video. 4.Mã hoá Trong phần lượng tử hoá ta chỉ xét đến lượng tử hoá đồng đều. Nếu dùng 8bit để biểu diễn mẫu ta có 256 mức lượng tử hoá đồng đều như nhau. Như vậy, các từ mã nằm trong khoảng : 0000 0000 á 1111 1111 (Mã binary) hoặc 00á FF (mã Hexadicimal ). Các mức tính theo số thập phân tương ứng từ 0 á 255 . Theo tiêu chuẩn 4:2:2 mức 0 và mức 255 được dành cho tín hiệu đồng bộ các mức từ 1 đến 254 được sử dụng để truyền tải thông tin về video. Nếu dùng 10 bit để biểu diễn mẫu, ta có 1024 mức lượng tử đồng đều nhau. Các từ mã nằm trong khoảng 00 0000 0000 á 11 1111 1111 . Tính theo số thập phân tương ứng là 0 á 1023. Các mức 000H á 003H và 3FCH á 3FFH dành cho tín hiệu đồng bộ. Các mức còn lại dành cho truyền tải thông tin về video. Các bảng sau đây biểu diễn từ mã tương ứng với các mức của tín hiệu chói Y và các tín hiệu hiẹu maàu CR, CB cho trường hợp 8bit và 10bit. 5.Tín hiệu chuẩn thời gian TRS ( timing Reference Signal ). 5.1. Tín hiệu chuẩn thời gian cho tín hiệu video Tiêu chuẩn số hoá tín hiệu thành phần không thực hiện lấy mẫu các xung đồng bộ. để đồng bộ tín hiệu video tại đầu vào và cuối mỗi dòng số tích cực, một tín hiệu chuẩn thời gian được ghép vào mỗi dòng số tổng hợp. Trong mỗi khoảng xoá dòng có 8 từ mã dùng làm chuẩn thời gian. Các từ mã chuẩn thời gian không thay đổi trong khoảng xoá mành. Một tín hiệu chuẩn thời gian cho tín hiệu video, sử dụng mã hoá 8bit hệ Hexa, bao gồm 4từ mã được sắp xếp theo thứ tự : FF 00 00 XY Ba từ mã đầu có giá trị cố định, từ mã XY mang thông tin sau : Mành chẵn hoặc mành lẻ. Bắt đầu hoặc kết thúc xung xoá mành. Bắt đầu hoặc kết thúc xung xoá dòng. Vị trí bit Tín hiệu mở đầu XY Chú thích 7 1 0 0 1 Có giá trị cố định 6 1 0 0 F F = 1 tương ứng với mành 2 5 1 0 0 V V = 1 trong thời gian xoá mành 4 1 0 0 H H = 1 bắt đầu xoá dòng 3 1 0 0 P3 Bit phát hiện lỗi và sửa sai 2 1 0 0 P2 1 1 0 0 P1 0 1 0 0 P0 Bảng 2.6 : Tín hiệu chuẩn thời gian – video Các bit P0,P1,P3, có trạng thái phụ thuộc vào tạng thái của các bit F,V,H những bit này có khả năng sửa một bit lỗi và phát hiện hai bit lỗi. Trạng thái của các bit sửa sai được cho trong bảng dưới đây F V H P3 P2 P1 P0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 Bảng 2-7 : Trạng thái bit sửa sai Chuỗi tín hiệu chuẩn thời gian xuất hiện tại các mẫu 360/720/360/721 (EAV = End of Active Video- kết thúc dòng video tích cực) và tại các mẫu 431/862/431/863 (SAV = Statr of Active Video-bắt đầu dòng video tích cực ). Hình dưới mô tả mối quan hệ giữa EAV và SAV Bốn từ mã cuối cùng của dòng số tích cực Ba từ mã đầu tiên của dòng số tích cực 718 719 720 721 732 733 862 863 0 1 359 360 336 431 0 359 360 336 431 0 CB/Y/CR/Y TRS(EAV) TRS(SAV) CB/Y/CR 359/718/359/719 CB360/Y720/ CB431/Y862/ (0/0/0) CR360/Y721 CR431/Y863 Hình 1- 17 : Mối quan hệ giữa SAV, EAV và dòng số hệ 625/50 5.2.Tín hiệu chuẩn thời gian cho dữ liệu phụ TRS – ANC Có hai dạng dữ liệu phụ – dữ liệu phụ theo dòng và dữ liệu phụ theo mành. Không giống như tiêu chuẩn số hoá tín hiệu tổng hợp 4fSC dữ liệu phụ chỉ được truyền trên dòng bit nối tiếp, còn trong số hoá tín hiệu video thành phần, dữ liệu phụ dược gửi chèn vào bất kỳ thời điểm nào của dòng số song song 4:2:2 trừ thời gian dành cho tín hiệu chuẩn thời gian và dữ liệu video. Mức của dữ liệu phụ cũng không được bằng 00 và FF ( mức dành cho TRS ). Mỗi dữ liệu phụ dược khởi đầu bằng tín hiệu chuẩn thời gian cho dữ liệu phụ ( TRS – ANC ).TRS – ANC bao gồm một chuỗi 6 từ mã : 00 FF FF TT MM LL Trong đó : Ba từ mã đầu có giá trị không đổi, từ mã thứ tư được ký hiệu là TT là từ mã nhận dạng dữ liệu. Dữ liệu có thể là : tín hiệu Audio số, chữ viết báo giờ và các thông tin khác như sau : Tín hiệu đánh dấu nguồn dữ liệu và các chương trình truyền hình Tín hiệu từ xa và điều khiển giao thông. Mã thời gian và đồng bộ đường tiếng. Từ mã thứ năm và thứ sáu MM và LL chứa thông tin về số dòng hoặc số lượng từ mã. Số dòng hoặc số lượng từ mã có giá trị nằm trong khoảng từ 1 đến 1440 và được gửi trong hai từ mã, mỗi từ mã có 6 bit tổng cộng hai từ mã có 12 bit. Tín hiệu chuẩn thời gian cho dữ liệu phụ là tín hiệu khởi đầu cho tất cả các dòng dữ liệu phụ, và có thể xuất hiện trong thời gian xoá dòng của bất kỳ dòng nào. Dữ liệu phụ ( ANC ) cũng có thể xuất hiện sau SAV và trước EAV trong các dòng 1 á 19 và 264 á 282. ANC có thể xuất hiện nhiều lần trong một dòng nếu ta truyền nhiều dòng dữ liệu khác nhau. ANC không được xuất hiện trong khoảng thời gian dành cho tín hiệu đồng bộ EAV và SAV hoặc trong thời gian tích cực của mỗi dòng. 6.Các mành số 6.1.Hệ 525 dòng Đối với hệ 525 dòng, một ảnh số được chia làm hai mành : Mành 1 có 262 dòng và mành 2 có 263 dòng, thời gian xoá của mỗi mành là 19 dòng. Số dòng tích cực tương ứng của các mành 1 và 2 là 243 và 244 dòng. Tín hiệu đồng bộ dòng SAV và EAV xuất hiện ở điểm đầu và điểm cuối của mỗi dòng. Thời gian xoá dòng bắt đầu bằng EAV và kết thúc bằng SAV. Những gói dữ liệu có số từ mã nhỏ hơn 268 từ kể cả ANC có thể truyền trong thời gian xoá của mỗi dòng. Những gói dữ liệu lớn, có tổng số từ mã tới 1440 kể cả ANC có thể truyền trong thời gian bắt đầu bằng SAV và kết thúc baừng EAV trên các dòng từ 1 á 19 và 264 á 282, không truyền tín hiệu video tích cực. Tín hiệu video tích cực có thể được truyền trong các dòng 10 á 19 và 273 á 282, khi đó sẽ không thể truyền dữ liệu phụ trên các dòng này nữa. Như vậy, thời gian xoá mành của tín hiệu viodeo số hệ 525 dòng bằng 19 + 19 = 38 dòng / ảnh. EAV SAV Xoá mành Mành số tích cực 1 Mành số tích cực 2 (H=1) (H=0) xoá mành Dòng 1(V=