Nghiên cứu công nghệ truyền hình số mặt đất dvb t2 và đề xuất ứng dụng tại đài phát thanh truyền hình phú yên,luận văn thạc sỹ kỹ thuật điện tử

Do tài nguyên tần số vô tuyến phát có hạn nên xu hướng chuyển đổi từ truyền hình tương tự sang truyền hình số là tất yếu vì nó sử dụng tần số phát cho các kênh truyền hình một cách hiệu

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC

Họ và tên học viên: LÊ QUÝ VIỄN Năm sinh: 1984

Đơn vị công tác: Văn phòng đại diện công ty Medigroup Asia

Khóa: K19

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.70

Cán bộ hướng dẫn: TS TRẦN HOÀI TRUNG Bộ môn: Điện tử viễn thông

thi ứng dụng công nghệ truyền hình số mặt đất tại đài phát thanh truyền hình Phú Yên

3 Phương pháp nghiên cứu và kết quả đạt được: DVB- T2 thực sự là một lựa chọn phù hợp tương lai tại Phú Yên vì nó thỏa mãn được các quan điểm kỹ thuật (nhiều ưu điểm,

mở và có khả năng tương thích cao) quan điểm kinh tế chính trị Để thực hiện triển khai hệ thống tại Phú Yên, các vấn đề như cấu hình hay chuyển đổi các máy phát hình tương tự sang số

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

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, truyền hình cũng đang phát triển nhanh chóng để đáp ứng những nhu cầu của con người Khởi điểm từ hệ thống truyền hình đen trắng, truyền hình màu ra đời sau đó với các tiêu chuẩn PAL, NTSC, SECAM… và cho đến bây giờ, thông tin được số hóa, truyền hình số xuất hiện hợp với xu thế phát triển bởi tính tiện ích, chất lượng dịch vụ cho người sử dụng cũng như hiệu quả kinh tế cho các nhà khai thác

Hiện nay, truyền hình tương tự mặt đất đã và đang được khai thác phổ biến tại Việt Nam Do tài nguyên tần số vô tuyến phát có hạn nên xu hướng chuyển đổi từ truyền hình tương tự sang truyền hình số là tất yếu vì nó sử dụng tần số phát cho các kênh truyền hình một cách hiệu quả Thu tín hiệu tương tự thường xảy ra hiện tượng

“bóng ma ” do các tia phản xạ từ nhiều hướng đến máy thu Đây là vấn đề hệ Analog đang không khắc phục nổi Tại Việt Nam, Thủ tướng Chính phủ đã ký ban hành Quyết định số 2451/QĐ-TTg về “ Phê duyệt Đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất đến năm 2020” Tín hiệu số lúc đó trở thành một tiêu chuẩn giao tiếp giữa các đài truyền hình với nhau và sự hỗ trợ dành cho truyền hình tương tự (về thiết bị, nội dung và hạ tầng) cũng gần như không còn

Như vậy, công nghệ truyền hình số mặt đất đã và đang được ứng dụng triển khai trên thế giới và Việt Nam Trên cơ sở đó, với mục đích tìm hiểu công nghệ truyền hình

số mặt đất DVB- T2 để đưa ra những kiến nghị phù hợp cho lộ trình triển khai hệ thống tại Phú Yên Luận văn gồm 4 chương với nội dung cụ thể như sau:

Chương 1: Tổng quan truyền hình số mặt đất: Trong chương này trình bày kỹ thuật

truyền hình tương tự, lịch sử hình thành và phát triển công nghệ truyền hình số, hệ thống truyền hình số, quá trình chuyển đổi từ tương tự sang truyền hình số, …

Chương 2: Các tiêu chuẩn truyền hình số trên thế giới và truyền hình số DVB-T2:

Trong chương này nêu tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T2, các tiêu chuẩn

truyền hình số hiện nay trên thế giới, hệ thống truyền hình số và đánh giá truyền hình

số mặt đất DVB-T2 so với các chuẩn khác…

Chương 3: Các công nghệ nén tín hiệu Video và Audio trong truyền hình số Trong

chương này tập trung nghiên cứu tín hiệu Video, Audio theo tiêu chuẩn MPEG-4: Sơ

đồ khối hệ thống, chức năng và nguyên lý hoạt động từng khối…Từ đó đưa ra đánh giá hiệu quả của quá trình nén tín hiệu trong truyền hình số…

Chương 4: Đề xuất ứng dụng truyền hình số mặt đất tại đài phát thanh truyền hình Phú

Yên: Chương này sẽ trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động truyền hình tương tự tại Phú Yên, từ đó đưa ra đề xuất các giải pháp ứng dụng truyền hình số mặt đất tại Phú Yên, nhận định và đánh giá khả năng ứng dụng truyền hình số tại Phú Yên…

Với lượng thời gian có hạn, luận văn tốt nghiệp là sản phẩm của một học viên cao học, em đã nỗ lực thu nhập tài liệu và xử lý thông tin liên quan đến các tiêu chuẩn

kỹ thuật truyền hình tương tự và truyền hình số Tuy nhiên do công nghệ truyền hình

có nhiều nội dung nên một số nội dung trong đề tài chưa được chi tiết cũng như chưa

có nhiều kinh nghiệm thực tiễn cho nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Đề tài hy vọng nhận được nhiều ý kiến đóng góp của các chuyên gia và hội đồng để đề tài được hoàn thiện và tiếp tục phát triển

Xin trân trọng cảm ơn!

MỤC LỤC

Trang

TỜ BÌA

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC I LỜI NÓI ĐẦU II MỤC LỤC IV DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT IX DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU XII DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ XIII

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT 1

1.1 Công nghệ truyền hình tương tự 1

1.2 Lịch sử hình thành và phát triển công nghệ truyền hình số 3

1.2.1 Sự ra đời của truyền hình số 3

1.2.2 Lịch sử phát triển truyền hình số 4

1.2.3 Đặc điểm truyền hình số 4

1.3 Hệ thống truyền hình số 6

1.4 Quá trình chuyển đổi từ tương tự sang truyền hình số 8

1.4.1 Mục tiêu của chuyển đổi 9

1.4.1.1 Quá trình chuyển đổi 10

1.4.1.2 Thời hạn dừng phát sóng truyền hình tương tự 11

1.4.2 Hiện trạng chuyển đổi trên thế giới 11

1.4.2.1 Hoàn tất chuyển đổi 11

1.4.2.2 Hoàn tất chuyển đổi trong năm 2011 13

1.4.2.3 Đang trong quá trình chuyển đổi 14

1.4.2.4 Hoãn chuyển đổi 18

1.5 So sánh ưu, nhược điểm giữa truyền hình tương tự và truyền hình số 18

1.6 Các phương thức truyền dẫn truyền hình số 21

1.6.1 Truyền dẫn truyền hình số qua vệ tinh 21

1.6.2 Truyền dẫn truyền hình số mặt đất 23

CHƯƠNG 2: TRUYỀN HÌNH SỐ DVB- T2 VÀ CÁC TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH SỐ TRÊN THẾ GIỚI 38

2.1 Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB- T2 38

2.1.1 Giới thiệu chung 38

2.1.2 Tính lợi ích hạn chế tần số 39

2.1.3 Truyền hình số mặt đất DVB-T2 39

2.1.4 Tổng quan về kỹ thuật DVB-T2 40

2.1.5 Các thông số kỹ thuật cơ bản DVB- T2 41

2.2 Các tiêu chuẩn truyền hình số hiện nay trên thế giới 42

2.2.1 Chuẩn ATSC 43

2.2.1.1 Đặc điểm chung 43

2.2.1.2 Phương pháp điều chế VSB của tiêu chuẩn ATSC 44

2.2.1.3 Máy phát VSB 44

2.2.1.4 Máy thu VSB 45

2.2.2 Chuẩn DVB 46

2.2.2.1 Đặc điểm chung 46

2.2.2.2 Phương pháp điều chế COFDM trong tiêu chuẩn DVB 47

2.2.3 Chuẩn ISDB- T 49

2.3 Hệ thống truyền hình số mặt đất tiêu chuẩn DVB- T2 50

2.3.1 Mô hình cấu trúc DVB-T2 50

2.3.2 Lớp vật lý DVB-T2 52

2.4 Đánh giá truyền hình số mặt đất tiêu chuẩn DVB- T2 so với các chuẩn khác 53

2.4.1 So sánh DVB- T với DVB- T2 52

2.4.2 So sánh DVB-T với ATSC 55

2.4.3 So sánh DVB- T với ISDB- T 57

CHƯƠNG 3: 60

3.1 GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP NÉN TÍN HIỆU CƠ BẢN TRONG TRUYỀN HÌNH 50

3.1.1 Tiêu chuẩn MPEG-1 60

3.1.1.1 Các đặc điểm của tiêu chuẩn MPEG-1 60

3.1.1.2 Cấu trúc dòng bit của MPEG-1 60

3.1.2 Tiêu chuẩn MPEG-2 62

3.1.2.1 Các đặc điểm của tiêu chuẩn MPEG-2 62

3.1.2.2 Sự khác nhau chính giữa MPEG-1 và MPEG-2 62

3.1.3 Tiêu chuẩn MPEG-4 63

3.2 NÉN TÍN HIỆU THEO TIÊU CHUẨN VIDEO MPEG- 4 TRONG DVB- T2 64

3.2.1 Lịch sử phát triển của MPEG-4 H.264/AVC 64

3.2.2 Chuẩn nén MPEG-2 65

3.2.2.1 Mã hóa 66

3.2.2.2 Giải mã 67

3.2.3 Công nghệ mã hóa và giải mã MPEG-4 67

3.2.4 Các profiles và levels trong H.264/AVC 70

3.2.4.1 Các Profiles 70

3.2.4.2 Các Levels 71

3.2.5 Kỹ thuật nén video H.264/AVC 74

3.2.5.1 Sơ đồ mã hóa 74

3.2.5.2 Sơ đồ giải mã 75

3.2.6 Cấu trúc và cú pháp chuẩn H.264/AVC 76

3.2.6.1 Cấu trúc dòng bit H.264/AVC 77

3.2.6.2 Những đặc tính nổi bật của chuẩn nén H.264/AVC 78

3.3 NÉN TÍN HIỆU AUDIO THEO TIÊU CHUẨN MPEG- 4 TRONG

DVB- T2 80

3.3.1 Dòng truyền tải MPEG – 2 86

3.3.1.1 Mã hóa 86

3.3.1.2 Giải mã 86

3.3.1.3 Đồng bộ 86

3.3.2 Các loại dòng dữ liệu trong MPEG – 2 87

3.3.2.1 Dòng cơ sở ES và dòng gói cơ sở PES 87

3.3.2.2 Dòng chương trình PS (Program stream) 87

3.3.2.3 Dòng truyền tải TS (Transport stream) 88

3.4 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA QUÁ TRÌNH NÉN TÍN HIỆU TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ 88

3.4.1 So sánh hiệu quả mã hóa của H.264/ AVC với các tiêu chuẩn mã hóa trước đó 88

3.4.2 Kỹ thuật mã hóa video nén theo hướng đối tượng MPEG-4 và ưu điểm của nó 90

3.4.2.1 Tính mềm dẻo và có khả năng nâng cấp 90

3.4.2.2 MPEG-4 đem lại công cụ mới 91

3.4.3 Tiềm năng MPEG-4 92

3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 96

CHƯƠNG 4 98

4.1 HIỆN TRẠNG VIỆC KHAI THÁC, ỨNG DỤNG ĐANG LÀ TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TỰ TẠI ĐÀI PTTH PHÚ YÊN 98

4.2 CẤU TRÚC, HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHÁT THU TẠI PHÚ YÊN 98

4.2.1 Dải thông và cấu trúc kênh truyền hình 98 4.2.2 Nguyên lý hoạt động của thiết bị phát sóng tín hiệu

truyền hình Phú Yên 99

4.2.3 Quy trình sản xuất một chương trình truyền hình 101

4.2.4 Mạng lưới truyền hình và phạm vi hoạt động của máy phát vô tuyến truyền hình 104

4.3 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT TẠI PHÚ YÊN 108

4.3.1 Những yêu cầu đặt ra đối với vấn đề chuyển đổi các máy phát hình analog sang phát sóng số 108

4.3.2 Một vài đề xuất và ý kiến cho việc triển khai tiêu chuẩn phát số mặt đất tại Phú Yên 109

4.3.2.1 Lựa chọn cấu hình phát số 109

4.3.2.2 Chuyển đổi các máy phát hình tương tự sang số 112

4.4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRUYỀN HÌNH TẠI PHÚ YÊN 117 4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 118

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 119

LỜI CẢM ƠN 120

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 121

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

A/D Analog/ Digital Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín

hiệu số ATSC Advance Television System Commitee Hội đồng về hệ thống truyền hình cải

biên

CCIR Commite Consultatif International Des

Ratio Communication

Ủy ban tư vấn quốc tế về vô tuyến điện

COFDM Coded Orthogonal Frequencey Division

Multiplexing

Ghép kênh phân chia tần số trực giao

có mã sửa sai D/A Digital/ Analog Chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu

tương tự DCT Discrete cosine transform Chuyển đổi cosine rời rạc

DiBEG Digital Broadcasting Expert Group Nhóm chuyên gia truyền hình số DVB Digital Video Broadcasting Truyền hình số quảng bá

DVB- C Digital Video Broadcasting- Cable Truyền hình số qua cáp quang rộng DVB-H Digital Video Broadcasting- Handheld Truyền hình số quảng bá- Thiết bị

cầm tay DVB- T Digital Video Broadcasting – Terrestrial Truyền hình số quảng bá- mặt đất DVB-

DTH Direct to Home Truyền hình vệ tinh DTH

DTTB Digital Terrestrial Television

Broadcasting

Truyền hình quảng bá số mặt đất

FCC Federal Communications Commission Ủy ban truyền thông liên bang

FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FEC Forward Error Correction Sữa lỗi lũy biến

FFT Fast Fourier Transform Biển đổi Fourier nhanh

HDTV High Definition Television Truyền hình phân giải cao

HPA High Power Amplifier Bộ khuếch đại công suất

ICI Inter Channel Interference Nhiễu xuyên kênh

IF Intermediate Frequency Trung tần

IFFT Inverse Fast Fourier Biển đổi Fourier ngược nhanh

IPTV Inverse Protocol Television Truyền hình qua mạng IP

ISDB Integrated Services Digital Broadcasting Truyền hình số các dịch vụ tích hợp ITU International Telecommunications Union Hiệp hội viễn thông quốc tế

JPEG Joint Photographic Experts Group Nhóm liên kết các chuyên gia đồ họa

MPEG Moving Pictures Expert Group Nhóm các chuyên gia về ảnh động MFN Multiple Frequency Network Mạng đa tần

NAL Network abstraction layer Tầng trừu tượng mạng

NTSC National Television System Committee Hội đồng hệ thống truyền hình quốc

gia Mỹ

OFDM Orthogonal Frequency Division

Multiplexing

Ghép kênh phân chia tần số trực giao

PAL Phase Alternating Line Pha luân phiên theo dòng

PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã

PES Packet Elementary modulation Điều chế mã xung

QAM Quadrature Amplitude Điều chế biên độ cầu phương

QPSK Quadrature phase-shift keying Khóa dịch pha cầu phương

RLC Run- length Coding Mã hóa thời gian chạy

SD Standard Definition Độ nét tiêu chuẩn

SDTV Standard Definition Television Truyền hình độ nét tiêu chuẩn

SECAM Sequential Color with Memory Màu tuần tự có nhớ

SDTV Standard definition television Truyền hình số nét tiêu chuẩn

SFN Single Frequency Network Mạng đơn tần

SNR Single-to-noise ratio Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm

UHF Ultra High Frequency Tần số siêu cao

VLC Variable- length Code Mã chiều dài thay đổi

VHF Very High Frequency Tần số rất cao

VOP Video Object Plane Biểu đồ vật thể hình ảnh

VSB Vestigial Side Band Dải biên sót lại

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Trang Bảng 1.1: Danh mục các tiêu chuẩn cho quảng bá truyền hình số và

ứng dụng 7

Bảng 2.1: Đặc điểm cơ bản ATSC 43

Bảng 2.2: Hiệu suất nén trong tiêu chuẩn DVB 49

Bảng 2.3: DVB- T2 sử dụng tại UK so với DVB- T 55

Bảng 2.4: Dung lượng dữ liệu trong mạng SFN 56

Bảng 2.5: Sự khác nhau giữa DVB- T và ATSC 56

Bảng 2.6: So sánh các thông số chính DVB- T với ISDB- T 57

Bảng 3.1: Những công cụ mới trong H.264/AVC FRExt 65

Bảng 3.2: H.264/AVC Profiles 71

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang Hình 1.1: Khả năng chống lại can nhiễu của tín hiệu truyền hình tương

tự cùng kênh 5

Hình 1.2: Khả năng chống lại can nhiễu của tín hiệu truyền hình tương tự kênh lân cận 5

Hình 1.3: So sánh phổ tín hiệu tương tự và tín hiệu số 6

Hình 1.4: Bản đồ hiện trạng chuyển đổi truyền hình số trên thế giới 9

Hình 1.5: Quá trình chuyển đổi công nghệ từ truyền hình tương tự sang số 10

Hình 1.6: Mô hình hệ thống truyền vệ tinh 22

Hình 1.7: Bản đồ hiện trạng sử dụng công nghệ truyền hình số mặt đất trên thế giới 24

Hình 1.8: Danh sách lựa chọn tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất 25

Hình 2.1: Sơ đồ khối máy phát VSB 44

Hình 2.2: Sơ đồ khối máy thu VSB 46

Hình 2.3: Các dạng thức truyền dẫn DVB điển hình 47

Hình 2.4: Mô hình cấu trúc DVB- T2 51

Hình 2.5: Lớp vật lý 51

Hình 3.1: Cấu trúc chuỗi video MPEG 61

Hình 3.2: Chuẩn nén MPEG- 2 66

Hình 3.3: Cấu trúc bộ mã hóa và giải mã video MPEG-4 68

Hình 3.4: Mã hóa và tổng hợp khung hình trong MPEG- 4 69

Hình 3.5: Sơ đồ khối mã hóa H.264/AVC 74

Hình 3.6: Sơ đồ khối giải mã H.264/AVC 75

Hình 3.7: Cấu trúc dòng bit H.264 76

Hình 3.8: Cấu trúc dòng bit MPEG-4 H.264/AVC 78

Hình 3.9: Sự nhạy cảm thính giác là một hàm của tần số 81

Hình 3.10: Hiệu ứng che tần số (Tín hiệu A bị che bởi tín hiệu B) 81

Hình 3.11: Hiệu ứng che thời gian 82

Hình 3.12: Nguyên lý mã hóa cảm thụ 82

Hình 3.13: Sơ đồ khối bộ mã hóa và giải mã audio MPEG 83

Hình 3.14: Cấu trúc khung Dolby 85

Hình 3.15: Cửa sổ thực hiện của H.264/AVC ( possibly much better: có thể tốt hơn nhiều; but could be worse: nhưng cũng có thể xấu hơn) 89

Hình 3.16: Cơ chế hoạt động của MPEG-2 và MPEG-4 93

Hình 3.17: MPEG-4 làm việc với 4 chủ thể tiêu biểu 94

Hình 3.18: Cấu trúc VOP trong MPEG-4 96

Hình 4.1: Phổ kênh truyền hình 99

Hình 4.2: Bán kính vùng nhìn thấy 106

Hình 4.3: Mô hình mạng SFN 112

Hình 4.4: Sơ đồ ghép bộ điều chế vào tầng khuếch đại trung tần của EXCITER analog 114

Hình 4.5: Sơ đồ đấu ghép EXCITER số vào máy phát hình analog 116

Hình 4.6: Sơ đồ chuyển mạch EXCITER 117

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT

Nhiều hoạt động của con người sẽ không tồn tại nếu không có kỹ thuật số và sự phát triển vượt bậc của nó như hiện nay Chúng ta đã được biết những ứng dụng của kỹ thuật số từ điện thoại cho đến các thiết bị tự động

Truyền hình số là tên gọi một hệ thống truyền hình mà tất cả các thiết bị kỹ thuật từ Studio cho đến máy thu đều làm việc theo nguyên lý kỹ thuật số Trong đó, một hình ảnh quang học do camera thu được qua hệ thống ống kính, thay vì được đổi thành tín hiệu biến thiên tương tự như hình ảnh quang học nói trên (cả về độ chói và màu sắc) sẽ được biến đổi thành một dãy tín hiệu nhị phân (dãy các số 0 và 1) nhờ quá trình biến đổi tương tự - số Truyền hình số mang đến hình ảnh và chất lượng âm thanh tốt hơn, cho phép người xem lựa chọn một số lượng lớn các kênh và chương trình Các đài truyền hình có thể cung cấp nhiều kênh đồng thời, nhờ sử dụng lượng phổ tần được yêu cầu chỉ cho một kênh tương tự Hơn nữa, việc chuyển sang các công nghệ số sẽ làm giảm hiệu ứng nhà kính do việc giảm đáng kể (gần 10 lần) việc tiêu thu điện của máy phát hình Số máy phát hình cũng có thể giảm bằng cách truyền nhiều chương trình trong một kênh tần số Ngoài ra, do truyền hình số có ưu điểm trong việc sử dụng phổ tần vô tuyến hiệu quả, sẵn sàng cho nhiều ứng dụng, cho phép tái định hướng những tần số vô tuyến được giải phóng, đem lại lợi ích cho công chúng nên việc chuyển đổi từ truyền hình tương tự (analog) sang truyền hình số (digital) đang diễn ra ở nhiều nước trên thế giới

1.1 Công nghệ truyền hình tương tự

Nền tảng cho truyền hình tương tự được phát minh bởi Paul Nipkow khi ông đã thực nghiệm thành công thông qua đĩa có đục lỗ theo hình xoáy ốc phía trước bức tranh được chiếu sáng vào năm 1884 và được gọi là đĩa Nipkow Thiết bị của Nipkow

được sử dụng mãi tới thập niên 20 của thế kỷ này Sau đó kỹ thuật truyền ảnh tĩnh dựa trên hệ thống đĩa Nipkow được Jenkins và Baird tiếp tục hoàn thiện Thiết bị thu vẫn

sử dụng đĩa Nipkow đặt phía trước một ngọn đèn được điều khiển độ sáng bằng tín hiệu từ bộ phận cảm quang phía sau đĩa ở thiết bị phát Năm 1926 Baird công bố một

hệ thống truyền ảnh tĩnh sử dụng đĩa Nipkow 30 lỗ Kỹ thuật này được gọi là phương pháp quét cơ học, hay phương pháp phân tích cơ học

Đồng thời sự phát triển của phương pháp phân tích cơ học, năm 1908 nhà sáng chế người Anh Campbell Swinton đưa ra phương pháp phân hình điện tử Ông sử dụng một màn ảnh để thu nhận một điện tích thay đổi tương ứng với hình ảnh và một súng điện

tử trung hòa điện tích này, tạo ra dòng biến tử biến thiên Nguyên lý được Zworykin áp dụng trong ống ghi hình iconoscope, bộ phận quan trọng nhất của camera.Về sau, chiếc đèn orthicon hiện đại hơn cũng được sử dụng một thiết bị tương tự như vậy Năm

1878, nhà vật lý và hóa học người Anh, William Crookes phát minh ra tia âm cực Tới năm 1908, Campbell Swinton và Boris Rosing, hai người Nga độc lập nghiên cứu nhưng kết quả thu được của hai ông lại tương đồng Theo đó, hình ảnh được tái tạo bằng cách dùng một ống phóng tia âm cực (cathode-rays, tube-CRT) bắn phá màn hình phủ photphor Trong suốt những năm 30, công nghệ CRT được kỹ sư điện tử người Mỹ tên là Allen DuMont tập trung nghiên cứu Phương pháp tái hiện hình ảnh của DuMont

về cơ bản giống phương pháp chúng ta đang sử dụng ngày nay Ngày 13/1/1928, nhà phát minh Alexanderson cho ra đời chiếc máy thu hình 3 inch áp dụng phương pháp phân hình điện tử đầu tiên trên thế giới tại Schenectady, New York, Mỹ

Chương trình chiếu phim công cộng đầu tiên lại xuất hiện ở London năm 1936 Những buổi phát hình này do 2 công ty cạnh tranh với nhau thực hiện Marconi – EMI phát bằng hình ảnh 405 dòng quét ngang với 25 khung hình/giây ( 25 frame/s) và hãng truyền hình Baird phát bằng hình ảnh 240 dòng quét ngang cũng 25 frame/s Đầu năm

1937, hệ Marconi với chất lượng hình ảnh tốt hơn được chọn làm tiêu chuẩn Năm

1941, Mỹ chấp nhận chuẩn 525 dòng quét với 30 frame/s cho máy thu hình của mình

Ngay từ năm 1904 người ta đã biết rằng có thể tạo thiết bị truyền hình màu bằng cách sử dụng 3 màu cơ bản đó là đỏ, lục và xanh Năm 1928, Baird cho ra mắt truyền hình màu dùng 3 bộ đĩa Nipkow quét hình ảnh Khoảng 12 năm sau, Peter Goldmark chế tạo được truyền hình màu với khả năng lọc tốt hơn.Năm 1951 buổi phát hình màu đầu tiên đã sử dụng hệ thống của Goldmark.Tuy nhiên, hệ thống này không thích hợp với truyền hình đơn sắc nên cuối năm đó thí nghiệm bị hủy bỏ Cuối cùng thì hệ thống truyền hình màu thích hợp với truyền hình đơn sắc cũng ra đời năm 1953 Hệ thống truyền hình màu đầu tiên được chuẩn hóa bởi NTSC và 8 năm sau tại Pháp, Henri de France đã phát minh hệ thống SECAM

1.2 Lịch sử hình thành và phát triển công nghệ truyền hình số

1.2.1 Sự ra đời của truyền hình số

Các hệ thống truyền hình tương tự hiện đại đều dựa trên NTSC ( được phát triển ở

Mỹ năm 1953) Hệ thống này sử dụng ở Mỹ, Canada, Mexico, Nhật Bản và một phần của Nam Mỹ, Hàn Quốc từ năm 1954 Hệ thống PAL là một biến thể của NTSC và được sử dụng ở rộng rãi ở Châu Âu, Úc.Việc đưa ra nhiều tiêu chuẩn đã tạo nên rào cản trong việc truyền dẫn các dịch vụ truyền hình trên thế giới

Tuy nhiên, tất cả các chuẩn cho truyền hình tương tự đều được thay thế bằng chuẩn truyền dẫn số trong hơn một thập kỷ trở lại đây.Các chuẩn truyền dẫn số có ít rào cản trong việc truyền dẫn hơn so với trong truyền hình tương tự và có thêm khả năng truyền các dịch vụ mới mà trong đó các kênh thông tin truyền tải các dịch vụ internet Phần lớn các máy thu truyền hình màu đang sử dụng chỉ hiển thị khuôn hình 4:3, bên cạnh đó cũng tồn tại một số thiết bị có thể hiển thị với tỉ lệ 16:9 Tuy nhiên, với

xu thế chuyển đổi truyền hình tương tự sang truyền hình số thì các thiết bị ngày nay đều đang được sản xuất để hiển thị với tỉ lệ 16:9 Điều này giúp người xem có thể xem được các chương trình độ nét cao HDTV với chất lượng âm thanh và hình ảnh chân thực, sống động… Các chíp vi xử lý theo công nghệ mới dùng để điều chế và giải điều

chế tín hiệu truyền hình số sẽ làm giảm giá thành sản phẩm, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng

1.2.2 Lịch sử phát triển truyền hình số

Ngày 23/9/1988 BBC cho ra mắt dịch vụ truyền hình số ( sau đó 1 tuần, các thiết bị cần thiết cho bộ thu cũng được bán trên thị trường) Kênh truyền hình sử dụng truyền

hình số được biết đến với cái tên BBC Showcase

Ngày 1/10/1998 lần đầu tiên SkyDigital và các linh kiện của nó được bán.Digiboxes được bán với giá khởi đầu là hơn 199.99£

Ngày 15/11/1998 DTT cho ra đời ONdigital và đây cũng là dịch vụ truyền hình số mặt đất đầu tiên trên thế giới

1.2.3 Đặc điểm truyền hình số

Truyền hình số có những đặc điểm:

- Có khả năng phát hiện lỗi và sửa sai

- Có khả năng thu di động tốt đối với truyền hình số mặt đất tốt hơn nhờ sử dụng điều chế OFDM với công nghệ thu đa đường, lựa chọn chế độ điều chế với khoảng bảo vệ giữa các symbol thích hợp Người xem dù đi trên ô tô, tàu hỏa vẫn xem được các chương trình truyền hình ( do xử lý tốt hiện tượng Doppler)

- Truyền tải được nhiều loại thông tin

- Ít nhạy với nhiễu và các dạng méo xảy ra trên đường truyền giúp bảo toàn chất lượng hình ảnh, Thu tín hiệu số không còn hiện tượng “bóng ma ’’ do các tia sóng phản xạ từ nhiều hướng đến máy thu Đây là vấn đề mà hệ analog đang không khắc phục được

- Tín hiệu truyền hình số có khả năng chống lại can nhiễu của tín hiệu truyền hình tương tự cùng kênh

Hình 1.1: Khả năng chống lại can nhiễu của tín hiệu truyền hình tương tự cùng kênh

a tín hiệu tương tự b tín hiệu số

Hình 1.2: Khả năng chống lại can nhiễu của tín hiệu truyền hình tương tự kênh lân

- 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 số đối với hệ thống ATSC, 4  8 chương trình đối với hệ DVB –T (tùy thuộc M-QAM, khoảng bảo vệ và FEC)

Tiếng Tiếng

Hình

- Tiết kiệm năng lượng, chi phí khai thác thấp: Công suất phát không cần quá lớn vì cường độ điện trường cho thu số thấp hơn cho thu analog ( độ nhạy máy thu số thấp hơn -30 đến -20 dB so với máy thu analog)

- Mạng đơn tần (SFN): cho khả năng thiết lập mạng đơn kênh, nghĩa là nhiều máy phát trên cùng một kênh song Đây là sự hiệu quả lớn xét về mặt công suất và tần

hình và truyền hình đến người dùng cuối.Trong trường hợp tín hiệu truyền hình số với

độ nét cao HD, tốc độ dữ liệu không nén lên đến 1,5Gbit/giây Dung lượng băng thông qua cáp, phát mặt đất và vệ tinh không phù hợp cho các tín hiệu này

Bảng 1.1 Danh mục các tiêu chuẩn cho quảng bá truyền hình số và ứng dụng

Tiêu chuẩn Ứng dụng

JPEG động MiniDV, Camera số cá nhân

MPEG-1 Video trong CD

MPEG-2 Tín hiệu cơ sở cho truyền hình số, DVD Video

MPEG-4 Mã hóa mới cho nén hình ảnh và âm thanh

DVB Tiêu chuẩn truyền hình số

DVB-S Tiêu chuẩn truyền hình số qua vệ tinh

DVB-C Tiêu chuẩn truyền hình số qua cáp quang rộng

DVB-T Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất

DVB-H Tiêu chuẩn truyền hình số cho các thiết bị di động/cầm tay

MMDS Multipoint Microware Distribution System, local terrestrialmultipoint

transmission of digital television to supplement broadband cable ITU-T J83A Tiêu chuẩn ITU tương đương DVB-C

ITU-T J83B Tiêu chuẩn cáp Mỹ

ITU-T-J83C Tiêu chuẩn cáp Nhật Bản

ATSC Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất ( Mỹ, Canada)

ISDB-T Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất Nhật Bản

DTMB Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất Trung Quốc

DAB Tiêu chuẩn phát thanh số- Tiêu chuẩn cho phát thanh số mặt đất

DRM Tiêu chuẩn phát thanh số- Tiêu chuẩn cho phát thanh số mặt đất

T-DMB Tiêu chuẩn đa dịch vụ số mặt đất cho thiết bị di động/cầm tay

DVB-SH DVB for handheld mobile terminals, satellite and terrestrial, hybrird

standard for satellite and terrestrial broadcasting DVB-S2 Tiêu chuẩn DVB cho di động thế hệ 2

DVB-T2 Tiêu chuẩn DVB cho mặt đất thế hệ 2

DVB-C2 Tiêu chuẩn DVB cho cáp thế hệ 2

CMMB Tiêu chuẩn đa dịch vụ số cho thiết bị di động Tung Quốc

1.4 Quá trình chuyển đổi từ tương tự sang truyền hình số

Chuyển đổi truyền hình kỹ thuật số là quá trình trong đó truyền hình quảng bá tương tự được chuyển đổi và thay thế bằng truyền hình kỹ thuật số Điều này chủ yếu liên quan đến các trạm phát sóng truyền hình và thiết bị thu của người xem Tuy nhiên

nó cũng liên quan đến các nhà cung cấp truyền hình cáp bởi sự chuyển đổi sang hệ thống truyền hình cáp sử dụng kỹ thuật số

Ở nhiều nước, dịch vụ phát sóng quảng bá cho người xem đồng thời bằng cả kỹ thuật tương tự và số tại cùng một thời gian Khi truyền hình kỹ thuật số trở nên phổ biến hơn thì các dịch vụ tương tự hiện tại sẽ được gỡ bỏ Trong một số trường hợp, một

số đài truyền hình sẽ cung cấp ưu đãi cho người xem để khuyến khích họ chuyển sang

kỹ thuật số Trong các trường hợp khác, chính sách của chính phủ khuyến khích hoặc buộc quá trình chuyển đổi, đặc biệt là đối với chương trình phát sóng trên mặt đất Chính phủ can thiệp thường liên quan đến việc cung cấp một số kinh phí cho các đài truyền hình và trong một số trường hợp hỗ trợ cho người xem màu các thiết bị chuyển đổi số- tương tự( STB), để cho phép chuyển đổi trong một thời gian hạn nhất định Hiện nay, hầu hết các nước trên thế giới đang trong quá trình chuyển đổi từ công nghệ truyền hình tương tự sang truyền hình số và được thể hiện như trong hình sau

Hình 1.4: Bản đồ hiện trạng chuyển đổi truyền hình số trên thế giới

Ghi chú

Chuyển đổi hoàn tất bỏ toàn bộ tín hiệu tương tự

Chuyển đổi hoàn tất ở các trạm phát công suất cao, chưa hoàn tất ở các trạm phát công suất thấp Đang trong quá trình chuyển đổi, đang phát quảng bá cả tín hiệu số và tương tự

Chưa có kế hoạch chuyển đổi, đang phát quảng bá tín hiệu tương tự

Chưa có kế hoạch chuyển đổi, chỉ phát quảng bá tín hiệu tương tự

Không có thông tin chính thức

1.4.1 Mục tiêu của chuyển đổi

Như đã phân tích ở trên, các công nghệ phát sóng tương tự đang sử dụng các công nghệ và tiêu chuẩn củ từ những năm 50 và được chỉnh sửa để tương thích với các công nghệ mới Các ứng dụng và truyền thông số đang ngày càng phát triển Kỹ thuật truyền hình số hiệu quả hơn, dễ dàng tích hợp các quy trình kỹ thuật số khác, cho các tính năng ưu việt hơn định dạng tương tự

- Đối với người dùng cuối, kỹ thuật truyền hình số có tiềm năng cho độ phân giải và

độ trung thực âm thanh so sánh với chất lượng video blu-ray và với kỹ thuật ghép kênh

số, nó cũng có thể cho phép các kênh phụ, chương trình riêng biệt từ cùng một đài truyền hình

- Đối với chính phủ và ngành công nghiệp, truyền hình kỹ thuật số tái phân bổ tần

số vô tuyến cho lĩnh vực viễn thông để giới thiệu dịch vụ mới, các sản phẩm điện thoại

di động, internet wi-fi hỗ trợ phát hình

1.4.1.1 Quá trình chuyển đổi

Quá trình chuyển đổi công nghệ từ truyền hình tương tự sang truyền hình số dựa theo nguyên tắc chuyển đổi từng phần và xen kẽ

Hình 1.5: Quá trình chuyển đổi công nghệ từ truyền hình tương tự sang số

Khái niệm từng phần và xen lẽ được hiểu là sự xuất hiện dần các camera số gọn nhẹ, các studio số, các phòng phân phối phát sóng số tiến đến một dây truyền sản xuất hoàn toàn số

Mô hình trên hình 1.5 cũng cho chúng ta thấy rằng: đến một giai đoạn nào đó, sẽ xuất hiện tình trạng song song tồn tại cả hai hệ thống công nghệ Đó là thời kỳ bắt đầu

ra đời máy phát số đồng thời các máy thu hoàn toàn số và các hộp STB là các hộ chuyển đổi (từ số sang tương tự) dành cho các máy thu thông thường hiện nay Đối với

các nước, các STB được trợ giá bởi nguồn thu từ việc đấu giá các phổ tần cho kênh UHF mang lại

Lý do cho việc chuyển đổi từng phần và xen kẽ là do chi phí tài chính cũng như phải đảm bảo duy trì sản xuất và phát sóng thường xuyên

1.4.1.2 Thời hạn dừng phát sóng truyền hình tương tự

Hiệp định Geneva năm 2006 đã đặt ra ngày 17 tháng 6 năm 2015 là ngày mà các nước sử dụng những tần số hiện đang phát truyền hình tương tự chuyển sang các dịch

vụ kỹ thuật số, mà không cần bảo vệ xuyên nhiễu các dịch vụ tương tự của các nước láng giềng Ngày nay thường được xem như là một ngày quốc tế bắt buộc chấm dứt truyền hình tương tự, ít nhất là dọc theo biên giới quốc gia EU đã yêu cầu vào cuối năm 2012 là ngày cuối cùng cho chấm dứt dịch vụ tương tự (ASO)

Tại Việt Nam, Thủ tướng ban hành quyết định số 22/2009/QĐ-TTg ngày 16/02/2009 về việc phê duyệt truyền dẫn, phát sóng phát thanh, truyền hình đến năm

2020, trong đó có nêu: Trong giai đoạn 2010 – 2015, các đơn vị, doanh nghiệp được cấp phép thiệt lập hạ tầng mạng truyền dẫn, phát sóng phát thanh, truyền hình số tiếp tục mở rộng diện phủ sóng phát thanh, truyền hình số tại vùng thành thị, đồng bằng và tại các khu vực đông dân, đồng thời tăng cường đầu tư mở rộng vùng phủ sóng số đến các khu vực nông thôn, miền núi; Cơ bản chấn dứt việc truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất sử dụng công nghệ tương tự trước năm 2020 Khuyến khích việc chuyển đổi hoàn toàn truyền dẫn, phát sóng phát thanh từ công nghệ tương tự sang cộng nghệ

số trước năm 2020

1.4.2 Hiện trạng chuyển đổi trên thế giới

1.4.2.1 Hoàn tất chuyển đổi

- Hà Lan đã chuyển sang phát sóng số vào ngày 11 tháng 12 năm 2006 Việc dừng phát hình tương tự đã được giúp đỡ rất nhiều bởi thực tế rằng 90% số hộ gia định đăng ký sử dụng các hệ thống truyền hình cáp phân phối tín hiệu tương tự, do đó các

bộ thu trên TV của của họ vẫn tiếp tục được sử dụng

- Phần Lan không phát tín hiệu tương tự mặt đất trên toàn quốc từ ngày 1 tháng

9 năm 2007 Người xem truyền hình cáp tiếp tục nhận được các chương trình phát sóng tương tự cho đến cuối tháng hai năm 2008

- Andora hoàn thành chuyển đổi từ ngày 25 tháng 9 năm 2007

- Thụy Điển chuyển đổi của mạng lưới phát hình trên mặt đất tiến triển theo vùng và theo từng khu vực Việc chuyển đổi hoàn tất vào ngày 29 tháng 10 năm 2007 Các nhà phân phối truyền hình cáp được tiếp tục phát sóng truyền hình tương tự

- Thụy Sỹ hoàn thành chuyển đổi từ ngày 26 tháng 11 năm 2007

- Đức bắt đầu chuyển đổi từng khu vực từ năm 2002 đến tháng 6 năm 2009 thì dừng phát sóng truyền hình tương tự Dịch vụ truyền hình cáp tương tự và vệ tinh vẫn đang được hoạt động và dự kiến dừng dịch vụ vào năm 2012

- Mỹ đã dừng tất cả các trạm phát sóng tương tự công suất lớn từ ngày 12 tháng

6 năm 2009 Các đài truyền hình công suất thấp tại một số khu vực vẫn tiếp tục được phát sóng và vẫn chưa xác định thời điểm phát sóng Mỹ là quốc gia ngoài châu Âu đầu tiên chuyển đổi tương tự sang phát sóng số

- Đảo Man dừng phát sóng tương tự ngày 16 tháng 7 năm 2009

- Đan Mạch dừng phát sóng tương tự từ ngày 1 tháng 11 năm 2009

- Na Uy đã bắt đầu dịch vụ DTT từ ngày 1 tháng 9 năm 2007 Na Uy dừng phát sóng tương tự từ ngày 1 tháng 12 năm 2009

- Bỉ theo quy định truyền thông của pháp luật khu vực, Flander đã ngừng cung cấp truyền hình tương tự vào 1/3/2008, Wallonia ngừng cung cấp các dịch vụ tương tự vào 2/1/2012 khi đó thì Bỉ hoàn toàn cung cấp dịch vụ số trên cả nước

- Tây Ban Nha hoàn toàn ngừng phát sóng tương tự vào 3/4/2010 Tây Ban Nha

đã bắt đầu cung cấp dịch vụ truyền hình kỹ thuật số vào 30/11/2005

- Latvia đã hoàn toàn chuyển đổi từ truyền hình tương tự sang truyền hình số vào 1/6/2010

- Estonia đã ngừng hoàn toàn cung cấp truyền hình tương tự vào 1/7/2010

- Croatia truyền hình quảng bá tương tự đã ngừng cung cấp ở tất cả các kênh truyền hình trên toàn quốc vào 5/10/2010

- Slovenia đã hoàn thành việc ngắt các thiết bị phát tương tự chính, thiết bị cuối cùng được dừng vào ngày 30/06/2011

- Luxembourg tắt các máy phát tương tự của họ ở kênh 21 băng tần UHF vào ngày 31/12/2010

- Israel bắt đầu cung cấp truyền dẫn số dùng mã MPEG-4 vào ngày 02/08/2009

và ngừng cung cấp truyền dẫn tương tự ngày 31/03/2011

- Wales đã sai lầm khi báo cáo rằng Wales là nước đầu tiên ở vương quốc Anh tắt các tín hiệu số 31/03/2010 Tuy nhiên truyền dẫn số vẫn còn được phát ở Radnor và Garth ở Wales đến 20/04/2011

- Áo đã bắt đầu ngừng truyền hình tương tự vào 05/03/2007, và được thực hiện

từ tây sang đông, đến cuối năm 2010 các bộ phát chính đã ngừng cung cấp trên cả nước, máy phát cuối cùng ngưng phát 07/06/2011

- Monaco đã ngừng cung cấp truyền hình tương tự của họ vào 24/05/2011

- Scotland đã hoàn thành ngắt truyền hình tương tự vào 22/06/2011

- Cyprus dừng hoàn toàn việc truyền dẫn tương tự 30/06/2011 và chuyển sang chỉ dùng truyền dẫn số với mã MPEG-4 vào 01/07/2011

1.4.2.2 Hoàn tất chuyển đổi trong năm 2011

Nhật Bản đã có chiến dịch dừng phát sóng truyền hình số mặt đất và vệ tinh vào ngày 25/07/2011 trên cả nước Ngoại trừ ba quận bị ảnh hưởng nặng bởi động đất và sóng thần năm 2011, chúng sẽ ngừng phát truyền hình tương tự trước 24/07/2012 Truyền hình tương tự độ nét cao đã ngừng cung cấp vào ngày 30/12/2007 Nhiều trạm phát sóng đã sẵn sàng phát sóng đồng thời cả truyền hình số

- Canada các đài truyền hình chính như CBC, CVT và Gobal đã tung ra các chương trình độ nét cao nhằm mở rộng thị trường Vào ngày 17/05/2007 theo ủy ban

viễn thông và truyền hình vô tuyến Canada (CRTC), các máy phát toàn công suất sẽ bắt buộc chuyển sang phát sóng kỹ thuật số ATSC vào ngày 31/08/2011 trừ ở vùng sâu vùng xa thì truyền hình tương tự sẽ không bị can thiệp Vào tháng 5/2007 có hơn 20 trạm truyền hình số ở Canada Không giống như các nước khác Canada cho phép thị trường xác định thời điểm bắt đầu chuyển đổi từ tương tự sang số Điều đó dẫn đến truyền hình số và truyền hình tương tự đồng tồn tại, nhưng sự thâm nhập của truyền hình số vào thì trường vẫn còn thấp và cách để đưa truyền hình số vào hầu hết các vùng miền là qua truyền hình cáp và vệ tinh Khoảng một nửa hộ gia đình đã truy nhập đến các trạm công suất cao từ vùng biên giới Mỹ, tất cả các trạm đó đều cung cấp truyền hình số ATSC Các đầu cuối và đầu ghi DVD thường bao gồm các bộ chỉnh ATSC nhưng không cần thiết phải làm như vậy; cửa hàng bán lẻ sẵn sàng chuyển từ các thiết

bị đầu cuối từ ATSC sang là giới hạn Năm 2009 ủy ban viễn thông và truyền hình vô tuyến đã bắt buộc tất cả các máy phát sóng cần chuyển đổi sang truyền hình số trên thị trường lớn hơn 300.000 người; thủ phủ, tỉnh, liên bang và các thị trường nơi có nhiều trạm gốc Các địa điểm không bắt buộc và các trạm phát hiện có công suất thấp có thể duy trì tương tự quá ngày 31/08/2011

- Miền nam Africa bắt đầu phát sóng đồng thời cả số và tương tự vào 11/2008

để chuẩn bị cho FIFA World Cup 2010, chuyển đổi vẫn chưa bắt đầu nhưng dự kiến sẽ hoàn thành vào 01/11/2011

- Pháp sẽ hoàn thành chuyển đổi vào 30/11/2011

- Serbia đầu tiên đã tung ra DTT (chỉ một kênh) vào năm 2008, truyền dẫn DTT được tung ra lần đầu tiên vào năm 2005 Mục đích của chính phủ là hoàn thành trong năm 2011

1.4.2.3 Đang trong quá trình chuyển đổi

- Tại Argentina truyền hình số đã bắt đầu ngày 09/09/2008 ở Buenos Aires Mạng lưới tương tự sẽ chấm dứt vào 01/12/2009

- Úc truyền hình kỹ thuật số đã được bắt đầu ở năm thành phố đông dân cư nhất nước Úc vào 01/01/2001 Mạng tương tự đầu tiên đã chuyển đổi là ở Mildura vào ngày 30/06/2010 và đã được cho phép bởi RIverland và Broken Hill vào 15/12/2010 Các trung tâm khu vực sẽ chuyển đổi vào giữa 2011 và 2012, trong khi thủ đô chuyển đổi vào 2013 Đến thời điểm này, các trạm phát sóng quảng bá miễn phí sẽ đồng thời phát tương tự cùng với kỹ thuật số (chỉ các kênh như ABC2) Từ năm 1999, luật pháp yêu cầu tất cả các trạm phát sóng quảng bá miễn phí ở địa phương phát định dạng màn hình rộng 16:9 Mạng lưới truyền hình cáp đã bắt đầu phát đồng thời vào năm 2004 và các dịch vụ cáp tương tự thực hiện chuyển đổi vào 04/2007

- Azerbaijan bắt đầu ngừng cung cấp truyền hình tương tự vào 17/10/2010, và

dự kiến hoàn thành vào năm 2012

- Bolivia đã bắt đầu chuyển đổi ngày 20/07/2010 và dự kiến hoàn thành vào

2012

- Brazil bắt đầu chuyển đổi kỹ thuật số độ nét cao sau đợt kiểm tra các đài phát vào 02/12/2007 ở São Paulo và mở rộng sang Brasilia, Rio De Janeriro và Belo Horizonte vào 01/2008 Truyền hình kỹ thuật sẽ đi vào 23 bang trung tâm khác vào cuối năm 2009 và đi vào các thành phố còn lại vào năm 2013 Phát đồng thời cả số và tương tự sẽ được tiếp tục cho đến 29/06/2016, đến khi đó truyền hình tương tự sẽ kết thúc Các đài phát chính (Globo, Record, Band, SBT and RedeTV!) đang phát đồng thời cả số và tương tự tuân theo chuẩn độ nét cao 1080i

- Bulgaria sẽ hoàn thành chuyển đổi vào 21/12/2012

- Cam-pu-chia: bắt đầu chuyển đổi ở Phnom Penh từ năm 2011 và kế hoạch kết thúc vào 2015

- Chile sẽ hoàn thành chuyển đổi vào năm 2017

- Colombia kế hoạch ngừng cung cấp truyền hình tương tự vào 01/01/2017

- Costa Rica kế hoạch ngừng cung cấp truyền hình tương tự vào tháng 12/2018

- Cộng Hòa Czech bắt đầu chuyển đổi 09/2007 sẽ kết thúc vào 12/2011 (có vài vùng sẽ đến 2012) Các vùng Domazlice, West Bohemia, Prague, Central Bohemia, and South Bohemia đã sẵn sàng ngừng phát tương tự

- El Salvador mục tiêu là ngày 01/01/2019

- Hy Lạp truyền hình số bắt đầu phát sóng vào năm 2006 và dự kiến hoàn thành chuyển đổi cuối năm 2012

- Hòng Kong truyền hình tương tự được dự kiến sẽ ngừng cung cấp vào năm

2012 Tuy nhiên, nó đã bị hoãn đến 2015

- Indonesia: năm 2014, truyền hình tương tự sẽ ngừng cung cấp Phải mất 4 năm

để chuyển đổi trên cả nước, vậy đến năm 2018 sẽ hoàn thành

- Ireland: các đài phát RTÉ sản xuất các dịch vụ truyền hình kỹ thuật số sẵn sàng cung cấp cho hầu hết dân số vào 10/2010 và kế hoạch chuyển đổi dự kiến vào năm 2012

- Italy: truyền hình tương tự sẽ ngừng cung cấp trên cả nước vào 12/12/2012, như quy định trong luật pháp Italy

- Kenya trở thành nước thứ 2 sau South Africa, bắt đầu cung cấp truyền hình số vào 09/12/2009 Năm 2012, mạng tương tự sẽ ngừng cung cấp

- Lithuania: mục tiêu của chính phủ là hoàn thành chuyển đổi vào 29/10/2012

- Malaysia: Bộ thông tin đã lên kế hoạch bắt đầu chuyển đổi ở giai đoạn đầu năm 2012 và chuyển đổi hoàn toàn sang số vào năm 2015 Tuy nhiên, nó không được quan tâm sau khi thủ tướng Najib TunRazak lên nhận chức Nhưng sau đó RTM đã có

kế hoạch chuyển sang DVB-T2 trong tương lai

- Macedonia: chuyển đổi sẽ hoàn thành vào năm 2015

- Mexico: dự kiến là năm 2011, nhưng 02/12/2010 theo báo cáo của tổng thống Felipe Calderon trước chính phủ, chuyển đổi sẽ được thực hiện từ 2011 đến 2015

- New Zealand: chính phủ mới của NZ lên kế hoạch chuyển đổi hoàn toàn sang

số vào năm 2013 Kênh truyền hình tương tự đầu tiên ngừng cung cấp vào 31/07/2011

Vùng đầu tiên chuyển đổi là Hawke`s Bay and West Coast vào 30/12/2012 Vùng bắc bán đảo cho phép đến 28/04/2013… và cuối cùng là phía trên của bắc đảo 01/12/2012

- Poland: chuyển sang truyền hình số đã bắt đầu năm 2009, truyền hình phát tương tự sẽ ngừng vào 31/07/2013

- Portuhal: mục tiêu của chính phủ là sẽ hoàn thành chuyển đổi sang số đến năm

2012 Quá trình chuyển đổi đã bắt đầu ngày 29/04/2009 Chính phủ hy vọng phủ được 80% lãnh thổ với kỹ thuật DTV đến cuối năm 2009 và vẫn duy trì phát đồng thời đến 26/04/2012, khi đó ngắt hoàn toàn truyền hình tương tự

- Peru: kế hoạch ngưng truyền hình tương tự 28/07/2020 Với kỹ thuật ISDB-T

từ tháng 3 năm 2010

- Philippines: chính phủ sẽ chấm dứt tất cả truyền dẫn tương tự vào 31/12/2015 Mặc dù theo ủy ban viễn thông quốc gia của Philippines, đầu tiên họ sẽ giới thiệu DTV tới các thành phố chính như Manila, Metro Cebu, ang Metro Davao Một vài phát sóng đang thử nghiệm như trong mạng phát sóng quốc gia nơi mà các phát các tín hiệu từ các đài phát tương tự Trạm phát hoàn toàn bằng hình kỹ thuật số ở Philippines là Christian EraBroadcasting Service hoặc GEM TV

- Romania: dự kiến sẽ ngừng phát sóng tương tự vào 01/01/2012

- Nga: dự kiến hoàn thành chuyển đổi vào năm 2015

- Singapore: kế hoạch hoành thành chuyển đổi sang truyền hình số như trong cam kết với ASEAN trong giai đoạn 2015-2020

- Slovakia: mục tiêu của chính phủ là hoàn thành chuyển đổi tương tự sang số vào năm 2012

- Hàn Quốc: phát sóng tương tự sẽ chấm dứt trên cả nước vào 31/12/2012 và các đài phát lớn như MBC, SBS hoặc là các mạng liên kết khác phát cả truyền hình số và tương tự ở hầu hết các thành số lớn

- Đài Loan: tung ra truyền hình số vào 02/07/2004 Hiện nay có cả truyền hình

số và tương tự, truyền hình tương tự sẽ ngừng phát vào cuối tháng 6/2012

- Thái Lan: tung ra DVB-T2 vào 25/01/2011, sự dịch chuyển sẽ bắt đầu năm

2012 và kết thúc trong khoảng 2015-2020

- Ukraina: truyền hình tương tự sẽ chấm dứt vào 17/07/2015 Mạng truyền hình

số có thể thay thế truyền dẫn tương tự hiện có được dự kiến vào tháng 9/2011 Chuẩn DVB-T2 sẽ được dùng cho cả SD và HD

- Vương Quốc Anh: sau khi thử nghiệm kỹ thuật trong một cộng đồng nhỏ ở Wale vào 30/03/2005, sự chuyển dịch sang kỹ thuật số bắt đầu ở Anh 17/10/2007 ở Cumbria và tiến tới lập kế hoạch chuyển đổi máy phát được thực hiện ở vài vùng Những máy phát cuối cùng là London, Tyne Tees Ulster sẽ được chuyển đổi vào cuối năm 2012

- Venezuela: kế hoạch ngừng truyền hình tương tự vào 01/01/2020

- Miền bắc Việt Nam đã đưa vào kênh DVB – T2 năm 2010, kế hoạch phát sóng song song truyền hình số mặt đất vào năm 2015 cho các thành phố lớn, năm 2020 trên

cả nước nhưng chưa có kế hoạch chuyển đổi

1.4.2.4 Hoãn chuyển đổi

- Hungary vào 21/12/2010 đã thay đổi và dự kiến chuyển đổi truyền hình tương

tự sang số từ 01/01/2012 đến 01/01/2015

- Lào đã hủy bỏ trong năm 2011, trước đó chuyển đổi bắt đầu năm 2010

- Albania: Quốc hội đã thông qua quá trình chuyển đổi vào cuối năm 2012 Theo KKRT, cam kết như vậy là không thể đạt được Vì thế Albania đã hoãn chuyển đổi đến năm 2015

1.5 So sánh ưu, nhược điểm giữa truyền hình tương tự và truyền hình số

* Yêu cầu về băng thông tin

Là sự khác nhau rõ nhất giữa tín hiệu số và tín hiệu tương tự

Tín hiệu số vốn gắn liền với yêu cầu băng thông rộng hơn

Trong khi đó tín hiệu tương tự cần một băng tần 4,25 MHz

Nếu có thêm các bit sữa lỗi, yêu cầu băng tần sẽ phải tăng thêm nữa Tuy nhiên, trong thực thế băng tần này không phải chỉ sử dụng cho tín hiệu hình ảnh, ngược lại, với dạng số khả năng cho phép giảm độ rộng tần số là rất lớn Với các kỹ thuật nén băng tần, tỉ lệ đạt được có thể lên tới 100:1 hay hơn nữa (tất nhiên các mức độ nén này

có thể gây ảnh hưởng xấu cho chất lượng hình ảnh) Các tính chất đặc biệt của tín hiệu hình ảnh như sự lặp lại, khả năng dự báo cũng làm tăng thêm khả năng giảm băng tần tín hiệu

* Tỉ lệ tín hiệu/tạp âm ( Signal/Noise)

Ưu điểm lớn nhất của tín hiệu số là khả năng chống nhiễu trong quá trình xử lý tại các khâu truyền dẫn và ghi

- Nhiễu tạp âm trong hệ thống tương tự có tính chất cộng, tỉ lệ S/N của toàn bộ

hệ thống là do tổng cộng các nguồn nhiễu thành phần gây ra, vì vậy luôn luôn nhỏ hơn

tỉ lệ S/N của khâu có tỉ lệ thấp nhất

- Với tín hiệu số, nhiễu là các bit lỗi

Ví dụ xung “on” chuyển thành “off”.Nhiễu trong tín hiệu số được khắc phục nhờ các mạch sữa lỗi Nhờ các mạch này có thể khôi phục lại các dòng bit như ban đầu

- Đối với tín hiệu số: khi có quá nhiều bit lỗi, sự ảnh hưởng của nhiễu làm giảm bằng cách che lỗi Tỉ lệ S/N của hệ thống sẽ giảm rất ít hoặc không đổi cho đến khi tỉ lệ bit lỗi BER ( Bit Error Rate) quá lớn, làm cho các mạch sữa lỗi và che lỗi mất tác dụng Khi đó dòng bit không còn có ý nghĩa tin tức

- Trong khi đó, đối với các hệ thống tương tự, khi có nguồn nhiễu lớn tín hiệu vẫn có thể sử dụng được (tất nhiên chất lượng kém đi rất nhiều)

- Tính chất này của hệ thống số đặc biệt có ích cho việc sản xuất chương trình truyền hình với các chức năng biên tập phức tạp cần nhiều lần đọc và ghi

- Tuy nhiên trong truyền hình quảng bá, tín hiệu số gặp phải vấn đề khó khăn khi thực hiện kiểm tra chất lượng ở các điểm trên kênh truyền.Tại đây cần phải sử dụng các bộ biến đổi tương tự- số Đây là một công việc có khối lượng lớn và phức tạp

* Méo phi tuyến

Tín hiệu số không bị ảnh hưởng bới méo phi tuyến trong quá trình ghi và truyền

số vượt quá tần số lấy mẫu giới hạn Nyquist

- Để ngăn ngừa hiện tượng méo do chồng phổ theo chiều ngang, có thể thực hiện bằng cách sử dụng tần số lấy mẫu lớn hơn hai lần thành phần tần số cao nhất trong

kỳ, giảm độ b

* Khoảng cách giữa các trạm truyền hình đồng kênh

- Tín hiệu số cho phép các trạm truyền hình đồng kênh thực hiện ở khoảng cách gần nhau hơn nhiều so với hệ thống tương tự mà không bị nhiễu:

- Vì tín hiệu số ít chịu ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh

- Do khả năng thay thế xung xóa và xung đồng bộ bằng từ mã nơi mà trong hệ thống truyền dẫn tương tự gây ra nhiễu lớn nhất

- Việc giảm khoảng cách giữa các trạm đồng kênh kết hợp với việc giảm băng tần tín hiệu, tạo cơ hội cho nhiều trạm phát hình có thể phát các chương trình với độ phân giải cao HDTV như các hệ hình hiện nay

* Hiệu ứng Ghost ( bóng ma)

Do việc tránh nhiễu đồng kênh của hệ thống số cũng làm giảm đi hiện tượng này trong truyền hình quảng bá

Với các ưu kiểm của mình, hệ thống truyền hình số đã được thực hiện ở hầu hết các quốc gia trên thế giới.Truyền hình Việt Nam cũng đang ở giai đoạn chuyển tiếp.Việc nghiên cứu truyền hình số và lựa chọn các tiêu chuẩn cho truyền hình Việt Nam đang tiến hành

Hiện nay qua trình số hóa tín hiệu truyền hình ở Việt Nam là sự thay thế dần các công đoạn, trang thiết bị tương tự sang số Đó là quá trình số hóa từng phần

1.6 Các phương thức truyền dẫn truyền hình số

1.6.1 Truyền dẫn truyền hình số qua vệ tinh

Truyền hình qua vệ tinh có thể xem như một bước phát triển nhảy vọt của thông tin vô tuyến chuyển tiếp Ý tưởng về các trạm chuyển tiếp vô tuyến đặt trên độ cao lớn

để tăng tầm chuyển tiếp đã có từ trước khi các vệ tinh nhân tạo ra đời

Năm 1945, Athur C, Clark đã công bố các ý tưởng về một trạm chuyển tiếp vô tuyến nằm ngoài Trái đất, bay quanh Trái đất theo quỹ đạo đồng bộ với chuyển động quay của trái đất, tức là các vệ tinh địa tĩnh

Năm 1955, J.R Pierce đã đề xuất các ý tưởng cụ thể về thông tin vệ tinh và vệ tinh viễn thông Các tiến bộ vượt bậc trong kỹ thuật không gian trong giai đoạn đó đã cho phép các ý tưởng này sớm trở thành hiện thực

Hình1.6: Mô hình hệ thống truyền vệ tinh

Trên hình 1.6 là một mô hình hệ thống truyền hình vệ tinh DTH.Tại trạm điều khiển, các tín hiệu sẽ được mã hóa và được phát lên vệ tinh (uplink) nhờ chảo phát có đường kính lớn Các vệ tinh di chuyển theo quỹ đạo nhận tín hiệu, xử lý và phát ngược trở lại tới các anten chảo tại các hộ gia đình (downlink)

Thông tin vệ tinh có rất nhiều ưu điểm vượt trội:

- Cự ly liên lạc lớn: một đường truyền vệ tinh có thể truyền đi các tín hiệu với khoảng cách rất xa, như vậy có thể đạt hiệu quả cao cho các đường truyền dài cũng như cho dịch vụ điểm – điểm

- Đường truyền vệ tinh không bị ảnh hưởng bởi điều kiện địa hình, địa vật, vì môi trường truyền dẫn ở rất cao so với bề mặt quả đất Truyền hình vệ tinh có thể thực hiện qua đại dương, rừng rậm, núi cao cũng như ở các địa cực

- Việc thiết lập một đường truyền qua vệ tinh được thực hiện trong thời gian ngắn, điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc thu nhập tin tức, một công việc đòi hỏi thiết lập nhanh chóng

- Vệ tinh cũng được sử dụng cho các hệ thống điểm – đa điểm Với một vệ tinh,

có thể đặt vô số trạm thu trên mặt đất, rất thuận lợi cho hệ thống CATV cũng như cho

dịch vụ truyền hình trực tiếp đến tận từng gia đình DTH Ngoài ra truyền hình vệ tinh còn có khả năng phân phối chương trình với các hệ thống liên kết khác

Tuy nhiên phương thức này còn tồn tại nhiều nhược điểm:

- Công suất lên vệ tinh là hữu hạn, đồng thời cự ly thông tin lớn nên suy giảm đường truyền lớn

- Dễ bị ảnh hưởng của mưa nhất là băng tần Ku

1.6.2 Truyền dẫn truyền hình số mặt đất

Phát sóng truyền hình số qua sóng mặt đất đã và đang nghiên cứu trong nhiều năm trở lại đây Nhiều quốc gia lớn trên thế giới đều đã phát sóng truyền hình số mặt đất

Phương pháp này có những ưu điểm:

- Trong phạm vi phủ sóng, chất lượng ổn định, khắc phục được các vấn đề phiền toái như hình ảnh có bóng, can nhiễu, tạp nhiễu, tạp âm…

- Máy thu hình có thể được lắp đặt dễ dàng ở các vị trí trong nhà, có thể xách tay hoặc lưu động ngoài trời

- Có dung lượng lớn chứa âm thanh ( như âm thanh nhiều đường, lập thể, bình luận…) và các dữ liệu

- Có thể linh hoạt chuyển đổi từ phát chương trình có hình ảnh và âm thanh chất lượng cao (HDTV) sang phát nhiều chương trình chất lượng thấp hơn và ngược lại Tuy nhiên, phương thức truyền hình số mặt đất cũng có những nhược điểm:

- Kênh bị giảm chất lượng do hiện tượng phản xạ nhiều đường (multipath)

- Giá trị tạp do con người tạo ra là cao

- Do phân bổ tần số khá dày trong phổ tần đối với truyền hình, giao thoa giữa truyền hình tương tự và số là vấn đề cần phải xem xét…

- So với truyền hình vệ tinh thì truyền hình số mặt đất có diện phủ sóng hẹp hơn song dễ thực hiện hơn so với mạng cáp Phương pháp truyền dẫn này cũng bị hạn chế bởi băng thông nên người ta sử dụng phương pháp điều chế OFDM nhằm tăng dung lượng truyền dẫn qua một kênh sóng và khắc phục hiện tượng nhiễu ở truyền hình mặt đất tương tự

Hình 1.7: Bản đồ hiện trạng sử dụng cộng nghệ truyền hình số mặt đất trên thế giới

Phát quảng bá thử

Chấp nhận ISDB-T Các nước đã chấp nhận công nghệ ISDB-T

nghiệm DVB-T

Congo, Democratic Republic

T2:2010/11/25_A