Công nghệ truyền hình số dvb t2 và đề xuất hệ thống dựng hình tại vtv,luận văn thạc sỹ kỹ thuật điện tử

Tên ựề tài luận văn: ỘCông nghệ truyền hình số DVB-T2 và ựề xuất hệ thống dựng hình tại VTVỢ 2.. Mục ựắch nghiên cứu của ựề tài: - Nghiên cứu tổng quan về hệ thống truyền hình số.. - đ

LÊ ðĂNG THÁI

CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH SỐ DVB-T2 VÀ

ðỀ XUẤT HỆ THỐNG DỰNG HÌNH TẠI VTV

Chuyên ngành: Kỹ thuật ñiện tử

Mã số : 60.52.70

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Cán bộ hướng dẫn: TS PHẠM VIỆT HÀ

HÀ NỘI - 2014

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC

Cơ quan công tác: đài Truyền hình Việt Nam Ờ Phòng Tin học ứng dụng Khoá: 19

Cán bộ hướng dẫn: TS Phạm Việt Hà Bộ môn: KTVT

1 Tên ựề tài luận văn:

ỘCông nghệ truyền hình số DVB-T2 và ựề xuất hệ thống dựng hình tại

VTVỢ

2 Mục ựắch nghiên cứu của ựề tài:

- Nghiên cứu tổng quan về hệ thống truyền hình số

- Nghiên cứu công nghệ DVB-T2

- đề xuất hệ thống dựng hình ứng dụng tại ựài truyền hình Việt Nam

3 Phương pháp nghiên cứu và kết quả ựạt ựược:

Sử dụng phương pháp tổng hợp, phân tắch kết hợp nghiên cứu lý thuyết cơ sở trên sách, báo, tài liệu mới công bố ở các hội thảo, tạp chắ trong và ngoài nước, các tiêu chuẩn của các tổ chức quốc tế với thực trạng công nghệ truyền hình số tại ựài truyền hình Việt Nam ựể ựề xuất giải pháp tổng thể hệ thống dựng hình tại VTV

4 điểm bình quân môn học: điểm bảo vệ luận văn:

Ngày tháng năm 2014

Xác nhận của bộ môn:

MỤC LỤC

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, VIẾT TẮT 5

DANH MỤC BẢNG BIỂU 8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 9

LỜI NÓI đẦU 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ 13

1.1 Xu thế phát triển của truyền hình số 13

1.1.1 Sự ra ựời của truyền hình số 14

1.1.2 Lịch sử phát triển truyền hình số 15

1.1.3 đặc ựiểm của truyền hình số 16

1.2 Các tiêu chuẩn truyền hình số 17

1.2.1 Tiêu chuẩn DVB 18

1.2.2 Họ tiêu chuẩn ATSC 19

1.2.3 Tiêu chuẩn ISDB 22

1.3 Các công nghệ truyền hình số tiên tiến 23

1.3.1 Công nghệ truyền hình số DVB thế hệ thứ hai 23

1.3.2 Công nghệ truyền hình số qua mạng IP (IPTV) 25

1.3.3 Truyền hình số qua mạng di ựộng 29

1.3.4 Công nghệ truyền hình 3DTV 30

1.3.5 Công nghệ truyền hình Ultra HDTV 31

1.4 Các phương thức phát truyền hình số 32

1.4.1 Phát truyền hình số qua vệ tinh 32

1.4.2 Phát truyền hình số quảng bá mặt ựất 34

1.4.3 Phát truyền hình số qua mạng cáp 36

1.4.4 Nhận xét chung về các phương thức truyền dẫn 39

1.5 đánh giá các công nghệ và phương thức phát truyền hình 40

1.6 Kết luận chương 43

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT đẤT DVB-T2 44

2.1 Tổng quan chung 44

2.1.1 Những tiêu chắ cơ bản của DVB-T2 44

2.1.2 Phân loại các tiêu chuẩn cho truyền hình số mặt ñất DVB-T2 45

2.1.3 ðặc ñiểm chính của công nghệ DVB-T2 48

2.1.4 Những kỹ thuật cơ bản trong DVB-T2 53

2.2 Yêu cầu ñối với tín hiệu truyền hình số 61

2.2.1 Mã hóa tín hiệu hình ảnh 61

2.2.2 Mã hóa tín hiệu âm thanh 65

2.2.3 Ghép kênh 65

2.2.4 Mã hóa sửa lỗi và ñiều chế 66

2.2.5 Tạo, mã hóa và ñiều chế báo hiệu lớp 1 67

2.2.6 Cấu trúc khung 67

2.2.7 Tạo OFDM 67

2.2.8 Thông tin dịch vụ và phụ ñề 67

2.3 Yêu cầu ñối với thiết bị phát và tín hiệu sóng vô tuyến 69

2.3.1 Yêu cầu ñối với thiết bị phát 69

2.3.2 Yêu cầu ñối với tín hiệu sóng vô tuyến 71

2.4 Yêu cầu ñối với thiết bị thu 77

2.4.1 Yêu cầu về thông tin chất lượng và dịch vụ 78

2.4.2 Yêu cầu về giao diện 79

2.4.3 Tần số và băng thông kênh 79

2.4.4 Các chế ñộ RF 80

2.5 Kết luận chương 81

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU ðỀ XUẤT HỆ THỐNG DỰNG HÌNH TẠI VTV82 3.1 Hệ thống sản xuất chương trình truyền hình 82

3.1.1 Quy trình sản xuất chương trình 82

3.1.2 Hiện trạng sản xuất chương trình tại VTV 84

3.1.3 Phân tích lựa chọn công nghệ 90

3.2 ðề xuất phát triển hệ thống dựng hình tại VTV 92

3.2.1 Hệ thống camera tiền kỳ 92

3.2.2 Hệ thống nhận files từ Internet và chuyển ñổi ñịnh dạng 95

3.2.3 Hệ thống nạp tín hiệu (Ingest) 97

3.2.4 Hệ thống hậu kỳ 98

3.2.5 Hệ thống lưu trữ và Quản lý tư liệu 99

3.2.6 Hệ thống video server phát tại trường quay 104

3.2.7 Lựa chọn hạ tầng kết nối hệ thống 106

3.3 đánh giá ựề xuất 108

3.4 Kết luận chương 108

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA đỀ TÀI 109

LỜI CẢM ƠN 111

TÀI LIỆU THAM KHẢO 112

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, VIẾT TẮT Chữ viết

tắt

sang tín hiệu số

Commitee

Hội ñồng về hệ thống truyền hình cải biên

Telephone Consultative

Hôi ñồng tư vấn ñiện thoại và ñiện báo quốc tế

Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia tần số trực giao có mã sửa sai

hiệu tương tự

số

Multiplexer

Ghép kênh truy nhập ñường dây thuê bao số

DVB-C/S/T

Digital Video Broadcasting-Cable / Satellite / Terrestrial

Truyền hình số qua cáp / vệ tinh / phát sóng trên mặt ñất

rộng

Standards Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu

Chữ viết

tắt

Message

Bản tin quản lý dịch vụ

số

cao

Line

ðường dây thuê bao số tốc ñộ cao

Transform

Biến ñổi Fourier rời rạc ngược

Broadcasing

Truyền hình số các dịch vụ tích hợp

ñộng

Chữ viết

tắt

Committee

Hội ñồng hệ thống truyền hình quốc gia Mỹ

Multiplexing

Ghép kênh phân chia tần số trực giao

suất trung bình

thực

chuẩn

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 ðặc ñiểm cơ bản của ATSC 20

Bảng 1.2 So sánh DVB-T và ATSC 21

Bảng 1.3 Các thông số truyền dẫn cho ISDB-T kênh cao tần 8MHz 22

Bảng 1.4 So sánh giữa DVB-T và ISDB-T 23

Bảng 2.1 Bảng so sánh chế ñộ và ñặc ñiểm của DVB-T và DVB-T2 45

Bảng 2.2 Tiêu chuẩn về truyền dẫn truyền hình số mặt ñất 47

Bảng 2.3 Bảng danh mục các tiêu chuẩn về EMC cho máy phát DVB 48

Bảng 2.4 Bảng danh mục tiêu chuẩn thiết bị thu truyền hình số mặt ñất 48

Bảng 2.5 Giá trị kích thước hiển thị theo chiều ngang 62

Bảng 2.6 ðộ phân giải cho hiển thị trên màn hình ñầy ñủ từ 25Hz H.264/AVC SDTV 63 Bảng 2.7 Time_scal và num_units_in_tick của tốc ñộ khung hình quét liên tục và quét xen kẽ cho 25 Hz H.264/AVC HDTV, 50 Hz H.264/AVC HDTV 64

Bảng 2.8 ðộ phân giải cho hiển thị màn hình ñầy ñủ từ STB H.264/AVC HDTV 65

Bảng 2.9 Giá trị C/N thô cho kênh Gaussian (AWGN channel) 73

Bảng 2.10 Giá trị cường ñộ trường tối thiểu (dBµV/m) 74

Bảng 2.11 Hệ số bù nhiễu do các tác nhân nhân tạo tại khu vực ñô thị 76

Bảng 2.12 Hệ số bù nhiễu do các tác nhân nhân tạo tại khu vực nông thôn 77

Bảng 2.13 Bảng phân kênh tần số băng tần VHF/UHF của Việt Nam 79

Bảng 2.14 Các chế ñộ RF của DVB-T2 ñược hỗ trợ 80

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 So sánh phổ tín hiệu tương tự và tín hiệu số 17

Hình 1.2 Khung dữ liệu VSB 21

Hình 1.3 Mô hình hệ thống truyền hình IP qua mạng xDSL 26

Hình 1.4 Mô hình hệ thống truyền hình IP qua mạng FTTH sử dụng công nghệ PON 28

Hình 1.5 Mô hình chung hệ thống truyền hình di ñộng 29

Hình 1.6 Mô hình hệ thống truyền hình vệ tinh 33

Hình 1.7 Bản ñồ hiện trạng sử dụng công nghệ truyền hình số mặt ñất trên thế giới 35

Hình 1.8 Mô hình hệ thống truyền hình cáp 37

Hình 2.1 Sơ ñồ khối của một hệ thống DVB-T2 ñiển hình 49

Hình 2.2 Lớp vật lý 51

Hình 2.3 Chồng giao thức T2-MI 52

Hình 2.4 Các PLP khác nhau với các lát thời gian khác nhau 53

Hình 2.5 Khung DVB-T2 Frame với kênh RF ñơn và nhiều PLP mode 54

Hình 2.6 Mật ñộ phổ công suất ñối với 2K và 32K 55

Hình 2.7 Mô hình MISO 55

Hình 2.8 Mẫu hình Pilot phân tán ñối với DVB-T (trái) và DVB-T2 (phải) 56

Hình 2.9 ðồ thị chòm sao 256 – QAM 57

Hình 2.10 Chòm sao 16 – QAM “xoay” 58

Hình 2.11 So sánh hiệu suất quay chòm sao QPSK 58

Hình 2.12 Khoảng bảo vệ ñổi (GI) với 8K 1/32 và 32K 1/128 59

Hình 2.13 So sánh mã sửa sai sử dụng trong DVB-T và DVB-T2 60

Hình 2.14 ðịnh dạng của dữ liệu trước khi xen bit 66

Hình 2.15 Sơ ñồ ño ñộ chính xác tần số 70

Hình 2.16 Sơ ñồ kết nối ño dải thông mỗi kênh 70

Hình 2.17 Sơ ñồ kết nối ño thông số MER 71

Hình 2.18 Sơ ñồ khối chức năng hệ thống thu hình số mặt ñất 77

Hình 3.1 Quy trình sản xuất chương trình 82

Hình 3.2 Sơ ñồ hoạt ñộng của toàn hệ thống dựng hình 88

Hình 3.3 Sơ ñồ mô tả việc quản lý metadata của MetaSan 103

Hình 3.4 Sơ ñồ tổng quan hệ thống dựng hậu kỳ SAN 104

Hình 3.5 Sơ ñồ tổng quan hệ thống ñề xuất 107

Hình 3.6 Sơ ñồ kết nối các thiết bị với hiện trạng ñã có 107

LỜI NÓI đẦU Tắnh cấp thiết của ựề tài

Công nghệ truyền hình số ngày nay ựược phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới Sự hội tụ của truyền hình và di ựộng ựang dần trở thành phương tiện truyền thông ựại chúng và tiến tới trở thành ngành công nghiệp giải trắ siêu lợi nhuận cho các nhà khai thác Có nhiều công nghệ truyền hình số với các ựặc thù khác nhau nên vấn ựề ựặt ra ựối với nhà khai thác là cần nghiên cứu kỹ lưỡng nhằm tìm ra giải pháp phù hợp nhằm thu ựược hiệu quả cao nhất

Truyền hình số mang ựến chất lượng hình ảnh và âm thanh tốt hơn, cho phép người xem có thể chọn lựa một số lượng lớn các kênh và chương trình Việc chuyển sang công nghệ truyền hình số sẽ làm giảm hiệu ứng nhà kắnh do việc giảm ựáng kể (gần 10 lần) việc tiêu thụ ựiện năng của các máy phát hình Ngoài ra do truyền hình

số có ưu ựiểm trong việc sử dụng phổ tần vô tuyến hiệu quả, sẵn sàng cho nhiều ứng dụng, ựem lại lợi ắch cho công chúng nên ựã ựược áp dụng chuyển ựổi từ truyền hình tương tự sang truyền hình số trên nhiều quốc gia trên thế giới

đài truyền hình mà cụ thể là đài Truyền Hình Việt Nam ựóng một vai trò rất quan trọng, nó không chỉ ựơn thuần là cung cấp các tin tức thời sự, các chương trình giải trắ, dạy học mà ựài truyền hình Việt Nam còn thực hiện chức năng thông tin, tuyên truyền ựường lối, chắnh sách của đảng và pháp luật của Nhà nước; góp phần giáo dục, nâng cao dân trắ, phục vụ ựời sống tinh thần của nhân dân bằng các chương trình truyền hình Tuy nhiên, hệ thống do tồn tại song song cả hệ thống tương tự và hệ thống số dẫn ựến các khó khăn trong quản lý tập trung hệ thống Việt Nam ựã quyết ựịnh lựa chọn sang công nghệ truyền hình số DVB, trong ựó công nghệ DVB-T2 ra ựời dựa trên sự cải tiến của công nghệ DVB ựang là công nghệ hàng ựầu trên thế giới hiện nay, với nhiều ưu ựiểm vượt trội so với truyền hình analog về số lượng kênh, chương trình và băng thông lớn Hiện nay, AVG ựã phát thử nghiệm và cung cấp các dịch vụ dựa trên công nghệ DVB-T2 Chắnh vì vậy, việc áp dụng công nghệ truyền hình tiên tiến trên thế giới ựang là mục tiêu hàng ựầu của đài truyền hình Việt Nam Qua ựó, việc nghiên cứu công nghệ truyền hình số