Truyền hình số (Digital Television)

TỔNG QUAN TÍN HIỆU DIGITAL -------------------- I/ Giới thiệu về truyền hình số: Truyền hình số (Digital Television) là một phương pháp truyền hình hoàn toàn mới, Trên thế giới, các nhà điều hành cáp, vệ tinh, trên mặt đất đều đang chuyển động đến môi trường số, Ở Châu Âu, truyền hình số đã được sử dụng ở Anh (phát sóng truyền hình số 1999, Đức, Pháp, Ireland, Tây Ban Nha, Hà Lan, Thụy Điển, Hầu hết các nhà phân tích công nhgiệp đều dự báo việc chuyển dịch lên truyền hình số là một sự tiến hóa (evolution) hơn là một cuộc cách mạng (revolution), nó làm thay đổi cách sống của hàng trăm triệu gia đình trên thế giới, Các công ty cho rằng sự hội tụ giữa máy tính cá nhân, máy thu hình (TV sets) và Internet đã bắt đầu và điều đó sẽ dẫn đến sự chuyển hóa cực đại về máy tính, Đối với người tiêu dùng, kỷ nguyên mới về số sẽ nâng cao việc xem truyền hình ngang với chất lượng chiếu phim, âm thanh ngang với chất lượng CD cùng với hàng trăm kênh truyền hình mới và nhiều dịch vụ mới, Truyền hình số cho thuê bao xem được nhiều chương trình truyền hình với chất lượng cao nhất, Đối với các nhà phát sóng truyền hình, việc chuyển dịch lên môi trường số sẽ làm giảm việc sử dụng băng tần/kênh, làm tăng khả năng cung cấp các ứng dụng Internet cho thuê bao và mở ra một lĩnh vực mới, các cơ hội mới về thương mại, Nhiều dịch vụ mới trên cơ sở truyền hình số sẽ được hình thành: Truy cập Internet tại các tốc độ Chơi Game trên mạng với nhiều người Video theo yêu cầu VOD (video – on - demand) Cung cấp các dòng video và audio Dịch vụ thanh toán tiền từ nhà (home banking) Các dịch vụ thương mại điện tử Cập nhật phần mềm máy tính Truyền thanh, truyền hình đa phương tiện (Multimedia) Đọc báo điện tử Trên năm mươi năm qua, truyền hình sử dụng tín hiệu tương tự như là một phương tiện truyền dẫn phát sóng, Việc chấm dứt truyền hình tương tự và phát triển truyền hình số đòi hỏi phải đầu tư mới máy thu hình số, máy phát hình số, các thiết bị sản xuất và hậu kỳ số cho chương trình truyền hình, Điều đó dẫn đến phải sử dụng một mặt bằng số chung, mở ra các cơ hội cho thị trường dân dụng, Truyền hình số có tốc độ truyền dữ liệu cao, cho phép cung cấp nội dung đa phương tiện phong phú và người xem truyền hình có thể lướt qua Internet bằng máy thu hình, Nhờ có kỹ thuật nén, có thể phát sóng nhiều chương trình truyền hình trên một kênh sóng (truyền hình tương tự phát sóng 1 chương trình /1 kênh sóng) . 1/tiêu chuẩn truyền hình số: Các tổ chức về tiêu chuẩn quốc tế là các cơ sở nghiên cứu và đề xuất cáctiêu chuẩn truyền hình số, ví dụ một vài tổ chức quốc tế như: ETSI (the European Telecommunications Standards Institute) DVB (Digital Video Broadcasting) ATSC (the Advanced Television Systems Committee) DAVIC (the Digital Audio Visual Council) ECCA (the European Cable Communications Association) CableLabs W3C (W3 Consortium) FCC (the Federal Communications Commission) ETSI là một tổ chức phi lợi nhuận, xác định và cung cấp các tiêu chuẩn viễn thông, ETSI bao gồm một hội đồng chung GA (General Assembly) , 1 uỷ ban (Broard), một tổ chức kỹ thuật TO (Technical Organization) và một ban thư ký, Tổ chức TO đề xuất và quảng bá các tiêu chuẩn kỹ thuật, Trên 3500 chuyên gia làm việc cho ETSI trong 200 nhóm . 2/Đặc điểm truyền hình cáp Digital : Sự tiến bộ của công nghệ truyền hình cáp số trong việc mã hóa hình ảnh và âm thanh, sản xuất chương trình, lưu trữ và phát sóng đang làm thay đổi một cách nhanh chóng những quan niệm truyền thống về phát thanh và truyền hình, Trong kỹ thuật truyền hình cáp số, tín hiệu video và audio được truyền chung trên một kênh, Thuê bao có thể lựa chọn và xem các chương trình theo ý muốn, Ngày nay, mạng cáp phân phối thường là mạng đa dịch vụ phức tạp điển hình là mạng HFC (Hybrid Fiber Coax) . Mạng HFC là sự kết hợp tối ưu giữa cáp đồng trục và cáp quang, Mạng HFC là mạng băng rộng tuyến tính cho phép truyền đồng thời nhiều tín hiệu cao tần RF (radio frequency) , mỗi tín hiệu có băng tần khác nhau được ghép kênh theo tần số FDM (Frequency Division Multiplexing) . Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng, việc cải tiến khả năng truyền và cung cấp các dịch vụ trên cáp là quan trọng, Đã có nhiều đề án cải tiến tập trung quan tâm đến việc truyền các kênh truyền hình số trên cáp: Ở Châu Á và Nhật Bản có tiêu chuẩn ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting: phát số các dịch vụ tổng hợp) , Tiêu chuẩn này cho phép truyền nhiều dịch vụ số như truyền hình nhiều kênh, Fax, Teletex, hình ảnh tĩnh và các dữ liệu khác qua một kênh giống kênh của một chương trình truyền hình tương tự, Ở Châu Âu nhóm nghiên cứu DVB (Digital Video Broadcasting) đã đưa ra các tiêu chuẩn mô tả việc cung cấp các dịch vụ truyền hình số trên cáp, Tiêu chuẩn do nhóm DVB rất được quan tâm và được ứng dụng ở Châu Âu cũng như nhiều nơi trên thế giới, Thành công có ý nghĩa của dự án DVB là độ phân giải cao của hệ thống truyền hình trực tiếp đến tận nhà, Dự án DVB là sự kết hợp hài hòa giữa các chuẩn của ETSI cho truyền dẫn các dịch vụ đa phương tiện và đa chương trình qua các phương tiện quảng bá như các vệ tinh, mạng truyền hình cáp CATV, hệ thống phân phối video từ một điểm đến nhiều điểm MVDS (Multipoint Video Distribution) và các kênh UHF các trạm mặt đất, Sự ra đời của các chuẩn truyền hình số có các ưu điểm vượt trội so với các chuẩn truyền dẫn và phát tín hiệu truyền hình tương tự như: Khả năng chống nhiễu cao Có khả năng phát hiện và sửa lỗi Chất lượng chương trình trung thực do tại phía thu tín hiệu truyền hình số có khả năng phát hiện và tự sửa lỗi nên tín hiệu được khôi phục hoàn tòan giống khi phát, Tiết kiệm phổ tần số và kinh phí đầu tư bằng cách sử dụng công nghệ nén MPEG – 2 và phương thức điều chế tín hiệu số có mức điều chế cao: QBSK, QAM, 16QAM, nhờ đó dải tần 8Mhz có thể tải được 4 – 8 kênh chương trình truyền hình số chất lượng cao, Khả năng thực hiện truyền hình tương tác, truyền số liệu và có khả năng truy cập Internet II Tín hiệu : 1/ Tín hiệu số : Tín hiệu số là dạng tín hiệu đặc trưng bởi 2 mức giá “0” hay “1” và các mạch số chỉ làm việc với hai mức giá trị này .tuy nhiên đối tựơng điều khiển là các mạch số trong nhiều trường hợp có rất nhiều ,thậm chí có vô số các trạng thái khác nhau và các tín hiệu mà mạch số nhận được do phản hồi cũng có tính chất như vậy. Có 2 phương pháp biến đổi là ADC và DAC, để thấy được quá trình có được tín hiệu số từ tín hiệu tương tự hay ngược lai. + Chuyển đổi DAC (digital to ananlog converter). Đây là quá trình lấy tín hiệu số (ở dạng nhị phân) chuyển thành tín hiệu analog với mức điện áp hay dòng điện tỉ lệ với giá trị số ở ngõ vào. + Chuyển đổi ADC (analog to digital converter). Là quá trình chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang số gọi tắt là A\D là quá trình ngược của D\A ,nhưng phức tạp hơn D\A và thời gian chuyển đổi cũng nhiều ,dài hơn. 2/Các phương pháp xử lý tín hiệu : a/ Nén Video: Tín hiệu video sau khi được số hóa 8bit có tốc độ 216Mbit/s Để có thể truyền được trong một kênh truyền hình thông thường tín hiệu video số cần phải được “nén” trong khi đó vẫn đảm bảo chất lượng hình ảnh . Mặc dù tín hiệu video đã từng được nén từ những năm 1950 ,cùng với sự ra đời của truyền hình màu ,ba tín hiệu thành phần màu R,G,B với bề rộng dải thông 15Mhz, đã được nén trong một tín hiệu video màu hỗn hợp với bề rộng dải thông là 5Mhz .dải thông được giảm 3 lần hay nói cách khác thì hệ số nén là 3:1 Hình 1.2a. : Nén Video tương tự Tín hiệu video như chúng ta đã biết có dải phổ từ 0Mhz đến 6Mhz , trong nhiều trường hợp thì năng lượng phổ chủ yếu tập trung ở miền tần số thấp ,bởi lẽ thành phần tần số cao chỉ xuất hiện ở tại đường viền của hình ảnh . như vậy đa số thông tin về hình ảnh tập trung ở miền tần số thấp chỉ có rất ít thông tin dư thừa trong tín hiệu video. Công đoạn đầu tiên của quá trình nén là xác định thông tin dư thừa trong miền không gian của một ảnh của tín hiệu video. Nén không gian được thực hiện bởi phép biến cosin rời rạc DCT (discrete cosin transform)được biểu thị bằng công thức: F(u,v) Và phép biến đổi ngược được biễu diển bằng: f(x,y) Do bản chất của tín hiệu video, phép biến đổi DCT cho ta những hệ số ứng với các thành phần tần số cao với giá trị rất nhỏ. Blốc ảnh 8 x8 phần tử ảnh Giá trị các phần tử ảnh 0 12,5 25,0 37,5 50,0 62,5 75,0 87,5 0 12,5 25,0 37,5 50,0 62,5 75,0 87,5 0 12,5 25,0 37,5 50,0 62,5 75,0 87,5 0 12,5 25,0 37,5 50,0 62,5 75,0 87,5 0 12,5 25,0 37,5 50,0 62,5 75,0 87,5 0 12,5 25,0 37,5 50,0 62,5 75,0 87,5 0 12,5 25,0 37,5 50,0 62,5 75,0 87,5 0 12,5 25,0 37,5 50,0 62,5 75,0 87,5 Camera Matrix Điều Chế + R(0÷5 MHz) G(0÷5 MHz) B(0÷5 MHz) R(0÷5 MHz) R-Y(0÷1,5 MHz) B-Y(0÷1,5 MHz) Tín hiệu Video màu tổng hợp (0÷5 MHz) R 5MHz f G 5MHz f B 5MHz f Video Y C 5MHz f Hệ Số DCT Hình 1.2b : Biến đổi Cosin rời rạc (DCT} + Chuẫn nén MPEG Công nghệ nén MPEG là sự kết hợp giữa nén trong ảnh và nén liên ảnh Tiêu chuẩn đầu tiên là MPEG-1 , mục tiêu là mã hóa tín hiệu audio và video với tốc độ bit là 1,5Mbit/s. Tiêu chuẫn thứ hai là MPEG-2 với những công cụ mã hóa khác nhau , nhằm lưu trữ ảnh động vào đĩa với dung lượng bit thấp. Dòng bit MPEG có dạng như sau : Seq Seq …. Seq  Seq(sequence) :Thông tin về chuỗi bit Trong mỗi chuổi bit Seq gồm : Seq SC Video Params Bitstream Params QTs, Misc GOP …. GOP Video Params:chiều cao độ rộng ,tỷ lệ khuôn hình các phần tử ảnh Bit Streams Params: tốc độ bit và các thông số khác Qts: có 2 loại là Nén trong ảnh và nén liên ảnh(I-Iframe and P-Pfame) GOP: Thông tin về nhóm ảnh Trong mỗi GOP thông tin về nhóm ảnh lại gồm: GOP SC Time Code GOP Params PICT …. PICT - Time Code: Giờ phút giây ảnh - GOP Params: Miêu tả cấu trúc GOP - PIC: Thông tin về ảnh Trong thành phần (PICT) thông tin về ảnh lại bao gồm: PSC Type Buffer Params Encode Params Slice …. Slice Ảnh thuộc loại I,P hay B. Buffer params: thông tin về buffer Encode params : thông tin về các vectơ chuyển động Slice: thông tin về slice ảnh Trong thành phần Slice gồm các thông tin: 43,8 -40 0 -4,1 0 -1,1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 o Vert pos : slice bắt đầu từ dòng nào o Qscale: thông tin về bảng lượng tử o MB: thông tin về macroblock Trong thành phần MB gồm các thông tin sau: A ddr Incr: số lượng MB được bỏ qua Type: loại vectơ chuyển động dùng cho MB Qscale : bảng lượng tử dùng cho MB CBP:chỉ rõ block nào được mã hóa Hình 1.2c : Cấu trúc ảnh Mpeg B/ Nén Audio Trong phần này được giới thiệu về hệ thống âm thanh Stereo 3\2 SSC Vert Pos Qscale MB …. MB Addr Incr Type Motion Vector Qscale CBP b0 …. b5 I B B P B B I 0 1 2 3 4 5 0 Ảnh Chuẩn Dự đoán hai chiều Nhóm ảnh (GOP) N= khoảng cách giữa hai ảnh I Hình 1.2d : Mô hình âm thanh Stereo 3/2 + Với hệ thống âm thanh trên gồm C,L,R 3kênh này cũng đủ tạo nên độ rõ , ổn định tuy nhiên hai kênh sau L(s), R(s) cũng góp phần tạo ra một âm thanh hoàn hảo + Cặp tín hiệu trái và phải lấy mẩu theo tiêu chuẩn AES/EBU với tần số lấy mẫu là 48Khz,16 đến 20 bit trên một mẫu cho tốc độ 1536 --> 1920Kbit/s.dịch vụ âm thanh vòng với 6 kênh Audio (5.1 kênh) cho tốc độ bit lớn hơn(4,6 Mbit/s) + Nén audio theo chuẩn audio ISO/MPEG-1 Đây là tiêu chuẩn mã hóa audio với tần số lấy mẫu 32,441và 48Khz, tốc độ bit khoảng 32 --> 192 Kbit/s cho âm thanh Mono và 64 --> 384Kbit/s cho âm thanh Stereo. Hình 1.2e: Hệ thống audio trong truyền hình số Có hai phương pháp để giảm tốc độ bit của tín hiệu Audio: Phương pháp 1: Chủ yếu là loại bỏ tín hiệu dư thừa audio bằng phép tương quan thống kê Phương pháp 2: Sử dụng che mặt nạ thời gian và phổ tần số C Hiển Thị Thính Giả R Rs Ls L Mã hóa Audio Đóng gói Inner Interleaver Giải mã Audio Mở gói PES Giải điều chế RF Đóng gói Audio vào Audio ra Dòng ES Dòng PES RF Sử dụng 2 phương pháp trên thì tốc độ bit cần truyền giảm xuống 200Kbit/s và thậm chí thấp hơn đối với âm thanh Stereo. Sau đây ta đi vào sơ đồ khối mạch mã hóa audio lớp 1 và 2, sơ đồ khối mạch giải mã audio lớp 1 và 2 , sơ đồ khối mạch mã hóa và giải mã Audio lớp 3. Hình 1.2f : Sơ đồ khối mạch mã hóa audio lớp 1 và 2 theo chuẩn ISO/IEC 11172-3 (ISO/MPEG) Tùy thuộc vào từng ứng dụng khác nhau, hệ thống mã hóa tín hiệu Audio có ba lớp với mức độ phức tạp tăng dần. Đối với cả 3 lớp tín hiệu Audio đều được biến đổi từ miền thời gian sang miền tần số bằng 32 băng lọc phụ. Hình 1.2g : Sơ đồ khối mạch giải mã Audio lớp 1 và 2 Theo chuẩn ISO/IEC 11172-3 (ISO/MPEG) Lớp 1,2 biểu thị tín hiệu audio đầu vào bằng 32 băng lọc phụ .những thông số này được lượng tử hóa và mã hóa dưới sự khống chế của mô hình âm thanh. Lớp 1 chỉ biến thể giản ước của phương pháp mã hóa MPEG-1 và được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng dân dụng. Băng lọc (32 băng phụ) Lượng tử hóa Tuyến tính Định dạng dòng bit và mã sữa sai Biểu số FFT (1024 điểm) Mô hình “Tâm lý âm thanh” Điều khiển từ xa Mã hóa các Thông tin phụ Dữ liệu Audio vào 31 0 Dữ liệu đã mã hóa Dữ liệu phụ Dữ liệu Đã mã hóa Tách kênh và phát hiện lỗi, sửa sai Giải lượng tử Quá trình ngược của băng lọc (32 băng phụ) Giải mã Thông tin phụ 31 0 Tín hiệu Audio Stereo Dữ liệu phụ Lớp 2 thực hiện việc nén tín hiệu và thực hiện việc lượng tử hóa tinh hơn,ứng dụng nhiều kể cả dân dụng lẩn chuyên dụng. Hình 1.2h : Sơ đồ khối mạch giải mã audio lớp 3 Theo chuẩn ISO/IEC 11172-3 (ISO/MPEG) Hình 1.2i : Sơ đồ khối mạch giải mã audio lớp 3 Theo chuẩn ISO/IEC 11172-3 (ISO/MPEG) Lớp 3 là sự mã hóa các môđun hiệu quả nhất của hai loại mã ASPEC và MUSICAM. Mỗi băng lọc phụ lại được chia nhỏ nhiều đường có độ phân giải cao hơn. Ở lớp này nếu muốn hiệu quả nén cao phải dùng phương pháp lượng tử hóa phi tuyến. Trung tâm của mạng phát sóng video số bao gồm hệ thống nén , nó cung cấp chương trình Video, Audio chất lượng cao cho người xem bằng cách chỉ sử dụng một phần nhỏ độ rộng băng tần mạng, mục đích của nén dữ liệu là tối thiểu hóa khả năng lưu trữ và truyền dẫn phát sóng thông tin (ghép nhiều tín hiệu thông tin vào một dòng truyền). Hệ thống nén tín hiệu bao gồm các bộ mã hóa số và các bộ ghép kênh, các bộ giãi mã có nhiệm vụ chuyển tín hệu tương tự sang số có nén và xáo trộn thành 1 dòng Audio và Video và dữ liệu khác dứơi dạng số có nén. Mã hóa số cho phép truyền dẫn phát sóng nhiều chương trình Video/ Audio chất lượng cao qua cùng độ rộng băng tần như một kênh sóng Video/Audio tương tự (8Mhz ở việt nam). Băng lọc (32 băng phụ) DCT Định dạng dòng bit và mã sữa sai Biểu số FFT (1024 điểm) Mô hình Điều khiển từ xa Mã hóa các Thông tin phụ Dữ liệu Audio 31 0 Dữ liệu audio đã mã hóa Dữ liệu phụ -Vòng kiểm soát méo -Lượng tử hóa phi tuyến tính -Vòng kiểm soát tốc độ bit 575 0 Mã hóa Huffman 575 0 575 0 Tăng kênh và phát hiện lỗi, sữa sai DCT Quá trình ngược của băng lọc (32 băng phụ) Giải mã Thông tin phụ Tín hiệu Audio Stereo 31 0 Dữ liệu audio đã mã hóa Dữ liệu phụ Giải lượng tử 575 0 DCT 575 0 31 0 C/ Ghép kênh nhiều chương trình: Để có thể phát nhiều chương trình trong một dãy tần nhất định người ta sử dụng phương thức ghép kênh theo tần số. Phương pháp ghép kênh bằng cách ghép các gói dữ liệu PES thuộc các chương trình hoặc nội dung thông tin khác để truyền trên một kênh thông tin được gọi là ghép kênh gói. Ghép kênh gói được dùng trong truyền hình số mặt đất để truyền vài chương trình truyền hình trên một kênh cao tần và kết hợp với các phương pháp ghép kênh (TDMA) theo thời gian và (FDMA) theo tần số để truyền nhiều chương trình qua bộ phát. Trước tiên ta xét từng dòng dữ liệu sau khi được nén Audio, Video sẽ được truyền và xử lý tín hiệu Audio/ Video ra sao. Dòng cơ sở Tín hiệu Audio, Video sau khi được nén MPEG có dạng một dòng cơ sở dữ liệu với chiều dài tùy ý và chỉ chứa những thông tin cần thiết để có thể khôi phục lại âm thanh và hình ảnh ban đầu. Hình 1.2j : Dòng cơ sở (ES) Các bộ mã hóa đòi hỏi tín hiệu đầu vào theo chuẩn REC601 đối với Video, tuy nhiên thiết bị mã hóa MPEG-2 trên thực tế thường bao gồm cả mạch số hóa tín hiệu Video tương tự (biến đổi A/D). Tín hiệu Audio đầu vào phải theo chuẩn ES/EBU hoặc mạch mã hóa phải bao gồm các bộ biến đổi A/D. Dòng cơ sở về cơ bản là tín hiệu gốc tại đầu racủa một bộ chuyển đổi ,mã hóa và chứa những thông tin cần thiết để giúp bộ giải mã tái tạo lại hình ảnh và âm thanh ban đầu Dòng cơ sở đóng gói Có thể truyền với tốc độ tin cậy cao, dòng dữ liệu cơ sở được chia thành các gói nhỏ có kích thước phù hợp tạo nên dòng dữ liệu cơ sở đóng gói. Hình 1.2k : Dòng cơ sở (PES) Mã hóa Video Dữ liệu Video (REC.601) Dòng cơ sở Mã hóa Video Dữ liệu Audio (AES/BEU)_ Dòng cơ sở Mã hóa Video PES Video Dòng cơ sở Video Mã hóa Video PES Audio Dòng cơ sở Audio Dòng cơ sở đóng gói được mang thông tin audio,video từ mạch nén được chia thành nhiều gói Dòng chương trình Được thiết kế trong môi trường không có tạp nhiễu và nhầm một dòng chương trình là kết quả của ghép kênh một vài dòng cơ sở dùng chung một xung nhịp, dòng dữ liệu sao ghép kênh vẫn chứa dòng bit điều khiển bởi miêu tả chương trình: Hình 1.2m : Ghép kênh dòng chương trình + Ghép kênh hệ thống Là quá trình ghép nhiều dòng chương trình khác nhau. Dòng bit điều khiển ở mức điều khiển có PID=0. Dòng dữ liệu còn chứa bản kết hợp chương trình. Hình 1.2n : Ghép kênh dòng chương trình Một dòng chương trình được biểu thị bằng 1 số liệu trong bảng kết hợp chương trình, như vậy nhận diện một chương trình cũng như nội dung chương trình được tiến hành theo hai bước sau: a/ Sử dụng bảng kết hợp trong dòng dữ liệu PID=0 để nhận diện PID của một dòng dữ liệu có chứa bảng chương trình cần tìm. b/ Xáx định PID của các dòng cơ sở và cấu thành chương trình. Tại bộ tách kênh, các dòng dữ liệu tương ứng với chương trình cần tìm được tách khỏi dòng dữ liệu chungf và đưa tới bộ giải mã. 3/ Tín hiệu Video số : a/ Tín hiệu Video số tổng hợp : Tín hiệu Video số tổng hợp thực chất là sự chuyển đổi tín hiệu video tương tự tổng hợp sang video số. Ghép kênh PID 1 PID 2 PID 3 PID (n -1) PID 2 n PID 3 (n+1) Dòng cơ sở Video Dòng cơ sở Audio 1 Dòng cơ sở Audio 2 Dòng dữ liệu cơ sở Dòng cơ sở dữ liệu Bản đồ dòng cơ sở Dòng chương trình Ghép kênh PID = 0 Dòng chương trình 1 Dòng chương trình 2 Dòng chương trình 3 Dòng chương trình n Ghép kênh mức hệ thống Tín hiệu video tương tự được lấy mẫu (rời rạc hóa) với tần số lấy mẫu bằng 4 lần tần số sóng mang màu (4fsc ) vào khoảng 17,72 MHz đối với tín hiệu PAL. Mỗi mẫu tín hiệu được lượng tử hóa bởi 10 bit, cho ta một chuỗi số liệu 177 Mbit/s (trong trường hợp 8 bit, chuỗi số liệu có tốc độ 142 Mbit/s). Hình : Biến đổi A/D tín hiệu màu tổng hợp Tín hiệu video số tổng hợp có ưu điểm về dãi tần. Nhưng tín hiệu video tổng hợp số có những nhược điểm của tín hiệu tổng hợp tương tự như hiện tượng can nhiễu chói màu. Tín hiệu tổng hợp cũng gây khó khăn trong việc xử lý, tạo kỹ xảo truyền hình..vv.. b/ Tín hiệu Video số thành phần : Tín hiệu video số thành phần là sự chuyển đổi từ tín hiệu video tương tự thành phần sang số, và được quy định theo tiêu chuẩn quốc tế CCIR 601 (hoặc ITU (R)–601). Hình dưới đây sẽ minh họa quá trình chuyển đổi tương tự sang số tín hiệu video thành phần. Đối với tiệu chuẩn này, tín hiệu chói được lấy mẫu với tần số 13,5 MHz, hai tín hiệu màu được lấy mẫu với tần số 6,75 MHz. Mỗi mẫu được lượng tử hóa bởi 8/10 bit, cho ta tốc độ bit bằng 216/270 Mbps. Lượng tử hóa bởi 8 bit cho ta 256 mức và 10 bit cho ta 1024 mức với tỉ số tín hiệu tạp âm (S/N) cao hơn. Biến đổi tín hiệu video thành phần cho ta dòng số có tốc độ bit cao hơn tín hiệu số tổng hợp. Tuy nhiên, dòng tín hiệu thành phần số cho phép xử lý dễ dàng các chức năng. Ghi dòng, tạo kỹ xảo v.v…Hơn nữa, chất lượng ảnh không chịu các ảnh hưởng can nhiễu chói, màu như đối với tín hiệu tổng hợp. Với sự phát triển của công nghệ điện tử, các chip có tốc độ cao ra đời, cho phép truyền toàn bộ chuỗi số liệu video số thành phần nối tiếp nhau trên một dây dẫn duy nhất. Video số nối tiếp có những ưu điểm cơ bản: Không bị nhiễu ký sinh, không méo, tỉ số tín hiệu/ tạp âm cao/ Chuyển đổi tín hiệu đơn giản. Có thể cài tín hiệu Audio trong chuỗi số liệu Video số. Lọc thông thấp Lấy mẫu Đồng bộ Lượng tử Mã hóa Tín hiệu Video tổng hợp analog Tín hiệu Video tổng hợp digital Như vậy chỉ cần một sợi cáp có thể truyền cả tín hiệu audio và video. Khâu thiết kế, lắp đặt và khai thác thiết bị, nhờ đó đơn giản và thuận tiện hơn nhiều. Hình : Biến đổi A/D tín hiệu màu thành phần Mặc dù cả hai phương pháp số hóa tín hiệu tổng hợp và thành phần đều được nghiên cứu và áp dụng trong kỹ thuật truyền hình số. Tuy nhiên, nhờ những tính chất ưu việt nên phương pháp biến đổi tín hiệu thành phần đuợc khuyến khích sử dụng. Các kỹ thuật của phương này được sử dụng rộng rãi và hình thành nên các tiêu chuẩn thống nhất cho truyền hình số. 4/ Tín hiệu audio digital : Đầu năm 1980 các thiết bị audio số đã dần chiếm lĩnh và thay thế các thiết bị audio tương tự trong phát sóng và sản xuất. Với những ưu điểm của tín hiệu audio số như : Độ méo tín hiệu nhỏ một cách lý tưởng (0,01%) Dải động âm thanh lớn gần ở mức tự nhiên (>90 dB) Đáp tuyến tần số bằng phẳng (± 0,5 dB) Việc tìm kiếm dữ liệu nhanh chóng, dễ dàng. Độ bền ổn định lâu dài .v.v… --> Kết quả là cải thiện chất lượng ghi vàxử lý tín hiệu âm thanh, đồng thời nó đáp ứng được nhu cầu lưu trữ và các hệ thống sản xuất chương trình bằng máy tính. Một tiêu chuẩn audio số ra đời với sự liên kết giữa hai Hiệp hội kỹ thuật audio AES (Audio Engineering Society) và Hiệp hội truyền thanh truyền hình châu Âu EBU (European Broadcasting Union) đã xây dựng nền tảng cho sự phát triển của thiết bị ghi âm và các thiết tại studio, nơi tín hiệu được xử lý và phân phối hoàn toàn số. Ngoài ra, nó hạn chế hiện tượng méo tín hiệu âm thanh trong hai quá trình biến đổi tương tự – số và ngược lại, từ đó chất lượng của tín hiệu âm thanh được nâng cao rõ rệt. Lọc thông thấp Lấy mẫu Đồng bộ Lượng tử Mã hóa Tín hiệu Video thành phần analog Tín hiệu Video thành phần digital Lọc thông thấp Lấy mẫu Lượng tử Mã hóa Lọc thông thấp Lấy mẫu Lượng tử Mã hóa EB – EY ER – EY EY EB – EY ER – EY EY Thiết bị Audio số này, có đặc điểm tín hiệu vào và ra là tương tự, dùng thay thế trực tiếp các thiết bị số và hoạt động trong môi trường tương tự. Tuy nhiên trong kỹ thuật sản xuất và truyền dẫn có xu hướng sẽ tiến tới số hóa toàn phần, đó là toàn bộ quá trình ghi, xử lý và truyền dẫn đều làm việc trong môi trường số. Cuối cùng, một giao thức cho toàn bộ quá trình truyền dẫn, được chỉ rõ trong các tài liệu về tiêu chuẩn AES/EBU, đã phát triển và được thừa nhận trong các thiết bị audio số từ phía phát đến phía thu. Hai lý do chính cho thấy xử lý tín hiệu âm thanh theo công nghệ số là thực sự cần thiết: Chất lượng tái tạo của hệ thống audio số không phụ thuộc vào phương tiện mà chỉ phụ thuộc vào chất lượng của quá trình chuyển đổi A/D và ngược lại. Việc chuyển đổi audio sang số mở ra rất nhiều cơ hội mà tín hiệu analog không đáp ứng được.  Các thông số kỹ thuật đặc trưng ảnh hưởng tới chất lượng tín hiệu  Tỉ số tín hiệu trên tạp âm (S/N) là tỉ số giữa mức điện áp hữu ích trên mức điện áp tạp âm đo bằng dB Dải động của kênh truyền dẫn cho biết tỉ lệ giữa mức điện áp ra cực đại và cực tiểu mà không bị ảnh hưởng của tạp âm, biểu thi bằng dB. Giá trị cực đại phụ thuộc vào khả năng điều chế hệ thống, còn giá trị cực tiểu phụ thuộc vào tạp âm của toàn kênh. Tín hiệu truyền đi thường bị giới hạn trong một dải tần số, tùy thuộc vào chất lượng của kênh. Trên một kênh truyền lý tưởng, tín hiệu đầu ra phải biến đổi tuyến tính với tín hiệu đầu vào. Nếu không sẽ méo tín hiệu, thường có hai loại méo : méo tuyến tính và méo phi tuyến. Tín hiệu Audio tương tự khi truyền qua một số thiết bị như máy ghi băng từ tính hoặc máy quay đĩa có thể phải chịu sự biến đổi tần số do sự chuyển động cơ học không đồng nhất của băng và đĩa. Hiện nay, các mạng thông tin phát triển có thể audio số một cách dễ dàng trên nhựng khoảng cách không xác định mà không g