Luận văn tốt nghiệp - 1 -
Thiết kế headend SD, HD
GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận
Chương 1: Tổng quan về truyền hình và chuẩn MPEG
1. Lòch sử truyền hình
Truyền hình, hay còn được gọi là báo hình, là một loại phương tiện thông tin
đại chúng hiện đại, không thể thiếu của một quốc gia. Nó là một phương tiện hiệu
quả nhất trong truyền bá thông tin, phục vụ tốt nhiệm vụ chính trò, kinh tế, xã hội, …
của một đòa phương hay một quốc gia, phát triển mạnh mẽ trên quy mô toàn cầu, là
loại thông tin đến được nhiều người nhất.
Truyền hình là loại hình báo chí truyền tải nội dung chủ yếu bằng hình ảnh
sống động và các phương tiện biểu đạt khác như lời nói, chữ viết, hình ảnh, âm
thanh, truyền hình chính là ngành công nghiệp được phát triển trên cơ sở các tiến
bộ về công nghệ, thiết bò thu, phát, truyền dẫn, trường quay.
1.1 Quá trình phát triển của truyền hình
Truyền hình ra đời trong nửa đầu thế kỷ XX, sau khi có sự ra đời của tivi, các
thiết bò truyền dẫn, phát sóng và các tiến bộ về công nghệ. Sau nhiều tiến bộ khác
nhau, năm 1923, kỹ sư người Scotland, ông John Logie Baird đã đăng ký phát minh
ra chiếc máy có khả năng hiện hình ảnh nhận từ những tín hiệu điện từ mà sau này
chúng ta gọi là vô tuyến truyền hình (tivi).
Từ khoảng năm 1932, hãng BBC của Anh bắt đầu phát các chương trình
truyền hình thường kỳ. Ngày nay, sóng truyền hình có thể đạt tới mọi nơi trên trái
đất qua trạm chuyển tiếp, cáp truyền hình, vệ tinh nhân tạo và internet. Các
chương trình truyền hình, từ chỗ chỉ phát bản tin thô sơ, đã tiến bộ dần với việc cho
ra đời hàng trăm loại hình chương trình như các game show, truyền hình thực tế,
phỏng vấn truyền hình, truyền hình theo yêu cầu,
Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật, mà công nghệ truyền hình ngày càng
hoàn thiện về mặt kỹ thuật cũng như mặt sản xuất chương trình, từ lúc mới ra đời
chỉ là truyền hình analog đen trắng dần phát triển lên truyền hình màu, rồi truyền
hình số SDTV (truyền hình độ nét chuẩn) và HDTV (truyền hình độ nét cao).

Tần số phát của truyền hình mặt đất chủ yếu sử dụng băng tần VHF có dải tần từ
30 MHz ÷ 300 MHz và băng tần UHF có dải tần từ 300 MHz ÷ 1000 MHz
Tín hiệu được điều chế bằng phương pháp điều chế của truyền hình vệ tinh
COFDM nhưng phát xuống mặt đất.
b) Truyền hình vệ tinh
Truyền hình vệ tinh được sử dụng để phát sóng trên vùng lãnh thổ rất rộng lớn
(một quốc gia, một châu lục, toàn cầu), lợi dụng sự truyền thẳng của tần số siêu cao
tần qua tầng khí quyển để truyền tín hiệu từ mặt đất đến vệ tinh và từ vệ tinh xuống
mặt đất sử dụng mode truyền bất đồng bộ (ATM-Asynchronous Transfer Mode).
Máy thu (tivi) thu tín hiệu truyền hình trực tiếp từ vệ tinh thông qua anten
parabol, tần số thu phát của truyền hình vệ tinh chủ yếu sử dụng băng C có dải tần
từ 3 GHz – 4 GHz và băng Ku có dải tần từ 10 GHz – 12 GHz.
Tín hiệu được điều chế bằng phương pháp điều chế COFDM. Luận văn tốt nghiệp - 3 -
Thiết kế headend SD, HD
GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận
1.2.2 Truyền hình hữu tuyến
Khác với truyền hình vô tuyến, truyền hình hữu tuyến chủ yếu sử dụng dây
cáp để đưa tín hiệu từ đài phát đến máy thu (tivi). Cáp được sử dụng ở đây là cáp
quang và cáp đồng trục.
Do tín hiệu được truyền trực tiếp từ đài phát đến máy thu thông qua dây cáp
nên tín hiệu ít bò ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài. Vì thế tín hiệu thu được
tương đối tốt, chất lượng tương đối cao.
Tín hiệu số truyền trong cáp chủ yếu sử dụng các mode điều chế QAM (như:
16-QAM, 32-QAM, 64-QAM, 128-QAM, 256-QAM). Sử dụng mode càng cao thì
truyền được nhiều chương trình nhưng dễ ảnh hưởng bởi nhiễu.
2. Quá trình hình thành và phát triển truyền hình cáp Việt Nam
2.1 Quá trình hình thành

liên doanh giữa đài Truyền hình Việt Nam và tổng công ty Du lòch Sài Gòn, hiện
nay phát khoảng 72 kênh truyền hình trong và ngoài nước.
Dòch vụ truyền hình cáp từ lúc ra đời cho đến nay đã có những bước phát triển
không ngừng. Với ưu thế của mình truyền hình cáp sẽ cạnh tranh quyết liệt với các
loại truyền hình khác để mở rộng và phát triển thò phần.
2.3 Lợi ích của dòch vụ truyền hình cáp
Dòch vụ truyền hình cáp ra đời mang lại bước đột phá mới trong công nghệ
truyền hình, làm thay đổi quan niệm về lónh vực truyền hình (truyền hình bây giờ
không còn là truyền hình miễn phí mà là truyền hình có thu phí). Truyền hình không
đơn thuần là giải trí, xem tin tức như thông thường nữa mà nó còn tích hợp nhiều tính
năng khác nữa như: VoD -Video on Deman-truyền hình theo yêu cầu, internet, mua
sắm qua mạng, … với chất lượng cực tốt với hai công nghệ là SDTV và HDTV.
Dòch vụ truyền hình cáp ra đời giúp chúng ta không còn thấy cảnh trên các
mái nhà chứa đầy các anten vừa tốn kém vừa mất mỹ quan và có thể xảy ra nguy
hiểm khi gãy ngã anten vào mùa mưa bão.
Vừa qua Thủ tướng Chính phủ ra quyết đònh số 22/2009/QĐ-TTg bắt buộc các
nhà cung cấp dòch vụ truyền hình cáp đến năm 2015 phải ngầm hoá tất cả các cáp
truyền hình của mình, tạo nên mỹ quan cho đô thò và an toàn cho người dân.
Dòch truyền hình cáp ra đời năng chất lượng truyền hình lên tầm cao mới. Chất
lượng dòch vụ gần như hoàn hảo phục vụ tốt nhiệm vụ chính trò của nhà nước, nhu cầu
quảng cáo của doanh nghiệp cũng như nhu cầu giải trí của người dân. Số lượng kênh
nhiều, nội dung phong phú, đa dạng, …
Dòch vụ truyền hình cáp ra đời đang thành công rực rỡ. Hứa hẹn sẽ tạo ra cuộc
chạy đua mới trong công nghệ truyền hình, khiến các nhà cung cấp dòch vụ truyền
hình đầu tư, nghiên cứu, khai thác các công nghệ mới như truyền hình di động,
IPTV, … tạo ra bước đột phá trong công nghệ truyền hình, tạo nên sự đa dạng về
dòch vụ phục vụ thò hiếu ngày càng cao của người dân. Giúp nâng cao đời sống văn
hóa, tinh thần cho xã hội.
JBIG
CCITT H.261
MPEG - 1
MPEG - 2
MPEG - 4
Fax, ảnh dữ liệu.
Fax, ảnh dữ liệu.
Ảnh.
Fax, ảnh dữ liệu.
Điện thoại hình.
Ảnh, lưu trữ dữ liệu số (DSM).
Ảnh, HDTV, DSM.
Truyền thanh thông thường, quảng bá, cảm nhận từ xa.
Bảng 1.1: Các tiêu chuẩn nén với các ứng dụng của nó
Trong số đó, được sử dụng phổ biến và có phạm vi ứng dụng rộng rãi là
MPEG (Moving Pictures Experts Group). MPEG là một chuỗi các chuẩn bao gồm:
MPEG-1, MPEG-2 và MPEG-4. Trong đó MPEG-1 là cơ bản. MPEG-2 và MPEG-4
là sự phát triển và mở rộng từ MPEG-1.

Luận văn tốt nghiệp - 6 -
Thiết kế headend SD, HD
GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận
Hiệp hội Viễn thông Quốc tế (ITU) và tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế/Uỷ ban Kỹ
thuật Điện tử Quốc tế (ISO/IEC) là hai tổ chức phát triển các tiêu chuẩn mã hoá
video. Theo ITU, các tiêu chuẩn mã hoá video được coi là các khuyến nghò gọi tắt
là chuẩn H.26x (H.261, H.262, và H.264). Với tiêu chuẩn ISO/IEC, chúng được gọi
là MPEG-x (như MPEG-1, MPEG-2 và MPEG-4).
3.2 Chuẩn MPEG-2
MPEG-2 là một tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật truyền hình số và
kỹ thuật video số. MPEG-2 chia dòng tín hiệu thành hai loại là dòng truyền tải (TS-

lượng cao. Việc đònh chuẩn cho nhiều ứng dụng khó thực hiện và quá tốn kém. Vì vậy
MPEG-2 hỗ trợ các ứng dụng khác nhau thông qua đònh nghóa Profiles và Levels.
Profiles xác đònh nhóm các tính năng như các thuật toán nén, đònh dạng lấy
mẫu tín hiệu màu thành phần, … Levels xác đònh về đònh lượng của: tốc độ bit cực
đại, kích thước frame tối đa, …
Các bảng dưới đây tóm tắt những quy đònh về các Profiles và Levels.
MPEG-2 Levels
Ký
hiệu
Tên

Tốc độ
frame
(Hz)
Độ phân
giải hàng
tối đa
Độ phân
giải cột
tối đa
Số mẫu của tín hiệu
chói cực đại (=độ
rộng x chiều ngang
x tốc độ frame)
Vmax
trong
MP
(Mbps)

LL

47,001,600, ngoại
trừ trong High
profile với 4:2:0 là
62.668.800
60
HL
High
Level

23,976;
24; 25;
29,97; 30;
50; 59,94;
60
1920 1152
62,668,800, ngoài
trừ trong High
profile với 4:2:0,
83.558.400
80
Bảng 1.2: Các level Luận văn tốt nghiệp - 8 -
Thiết kế headend SD, HD
GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận

MPEG-2 Profiles
Ký hiệu Tên
Kiểu mã

I, P, B 4:2:0
4:3,
hay16:9
SNR
HP
High profile I, P, B
4:2:2 hay
4:2:0
4:3, hay
16:9
SNR- or spatial-
scalable
Bảng 1.3: Các profile
3.2.3 Các ứng dụng của MPEG-2
a) DVD
Các đóa DVD sử dụng các tiêu chuẩn MPEG-2/video, phải tuân theo một số
quy đònh sau:
 •Các độ phân giải:
+ 720 × 480, 704 × 480, 352 × 480, 352 × 240 pixel (NTSC).
+ 720 × 576, 704 × 576, 352 × 576, 352 × 288 pixel (PAL).
 •Tỉ lệ khuông hình:
+ 4:3.
+ 16:9.
 Tốc độ frame:
+ 29,97 frame/s (NTSC).
+ 25 frame/s (PAL).
 •Tốc độ bit của audio, video:
+ Video đỉnh 9,8 Mbps.

Luận văn tốt nghiệp - 9 -

+ 1440 hay 1920 x 1080 x 25 khung/s quét liên tục (1080p25).
+ 1440 hay 1920 x 1080 x 25 khung/s quét xen kẽ (1080i25).
+ 1920 x 1080 x 50 khung/s quét liên tục (1080p50).

Luận văn tốt nghiệp - 10 -
Thiết kế headend SD, HD
GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận
c) Chuẩn ATSC và ISDB-T
Các tiêu chuẩn ATSC A/53, được sử dụng tại Mỹ, sử dụng MPEG-2 video
MP@ HL, với các quy đònh như sau:
 Tốc độ tối đa của dòng video MPEG-2 là 19,4 Mbps cho phát sóng truyền
hình, và 38,8 Mbps cho các chế độ “high-data-rate” (ví dụ như: truyền hình cáp).
 Số lượng dòng đệm MPEG-2 được yêu cầu ở phía giải mã phải nhỏ hơn hoặc
bằng 999.424 byte.
 Các dòng phải bao gồm các phép đo thông tin (đường cong gamma, sử dụng
các giá trò màu RGB, và các mối quan hệ giữa RGB và YC
B
C
R
).
 Video được lấy mẫu 4:2:0 (màu thành bằng 1/2 của luma ngang và bằng 1/2
của luma dọc).
Độ phân giải, tỷ lệ khuông hình, và tốc độ frame/ field của video:
 1920 × 1080 pixel (16:9), tại 30p, 29,97p, 24p, 23,98p, 30i, hoặc 29,97i.
 1280 × 720 pixel (16:9), tại 60p, 59,94p, 30p, 29,97p, 24p, hoặc 23,98p.
 704 × 480 pixel (hoặc 4:3 hoặc 16:9), tại 60p, 59,94p, 30p, 29,97p, 24p,
23,98p, 30i, hoặc 29.97i.
 640 ×480 pixel (4:3), tại 60p, 59,94p, 30p, 29,97p, 24p, 23,98p, 30i, hoặc 29,97i.
3.3 Tiêu chuẩn MPEG-4
3.3.1 Khái quát về MPEG-4

Ban đầu, mục tiêu chủ yếu MPEG-4 là truyền video với tốc độ bit thấp, tuy
nhiên sau đó phạm vi của nó đã được mở rộng hơn nữa của một tiêu chuẩn mã hóa
đa phương tiện MPEG-4 sử dụng hiệu quả trên nhiều loại tốc độ bit khác nhau, từ
một vài Kbps đến hàng chục Mbps. MPEG-4 cung cấp những chức năng sau đây:
 Cải thiện hiệu quả mã hóa.
 Khả năng mã hóa nhiều loại dữ liệu (video, âm thanh, lời nói).
 Khả năng sữa lỗi cho phép truyền tốt hơn.
 Khả năng tương tác với các thiết bò nghe nhìn ở phía thu.
3.3.2 Các phần trong MPEG-4
MPEG-4 bao gồm nhiều phần, mỗi phần có nhiều “Profiles” và “levels”
Phần
Tên
khác
Kiểu Mô tả
Phần 1
ISO/IEC
14496-1
Systems
Mô tả đồng bộ hóa và ghép kênh
video và audio.
Phần 2
ISO/IEC
14496-2
Visual Nén mã hóa dữ liệu hình ảnh
Phần 3
ISO/IEC
14496-3
Audio Nén và mã hóa audio
Phần 4
ISO/IEC

Phần 8
ISO/IEC
14496-8
Carriage on IP
networks
Xác đònh một phương pháp mang
nội dung MPEG-4 trên mạng IP.
Phần 9
ISO/IEC
14496-9
Reference Hardware

Cung cấp thiết kế phần cứng
dành cho chứng minh làm thế nào
để thực hiện các phần khác của
tiêu chuẩn.
Phần 10
ISO/IEC
14496-10

Advanced Video
Coding (AVC)
Mã hóa tín hiệu video
Phần 11
ISO/IEC
14496-11

Scene description
and Application
engine("BIFS")

Phần 15
ISO/IEC
14496-15

AVC File Format
Để lưu trữ video của phần 10 dựa
trên Phần 12.
Phần 16
ISO/IEC
14496-16

Animation
Framework
eXtension (AFX).
Chưa hoàn thành
Phần 17
ISO/IEC Timed Text subtitle
Chưa được hoàn thành

Luận văn tốt nghiệp - 13 -
Thiết kế headend SD, HD
GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận
14496-17

format.
Phần 18
ISO/IEC
14496-18

Font Compression


Open Font Format
Specification (OFFS)
based on OpenType
Chưa được hoàn thành
Phần 23
ISO/IEC
14496-23

Symbolic Music
Representation
(SMR)
Chưa được hoàn thành
Bảng 1.4: Các phần của MPEG-4
Trong các phần của MPEG-4 có phần 10 là tương đối quan trọng vì nó quy
đònh các cách thức nén video, sau đây ta tìm hiểu về phần này.
3.3.3 Tìm hiểu về MPEG-4 phần 10
a) Giới thiệu chung
Những khuyến nghò của ITU được thiết kế dành cho các ứng dụng video
truyền thông thời gian thực như truyền hình hội nghò hay videophone. Mặt khác,
những tiêu chuẩn MPEG được thiết kế hướng tới mục tiêu lưu trữ video chẳng hạn
như trên đóa quang DVD, quảng bá video số trên mạng cáp, đường truyền số DSL,
truyền hình vệ tinh hay những ứng dụng truyền dòng video trên mạng internet hoặc
thông qua mạng không dây (wireless).
Với đối tượng để truyền dẫn video HD thì ứng cử viên hàng đầu là chuẩn nén
MPEG-4 AVC, còn được gọi là H.264, MPEG-4 phần 10, H.26L hoặc JVT.
b) Các Profile và lelves của H.264 (MPEG-4 AVC)

Luận văn tốt nghiệp - 14 -
Thiết kế headend SD, HD

High
10
High
4:2:2

High 4:4:4
Predictive

Slices I và P
Ye
s
Yes Yes Yes Yes Yes

Yes Yes
Slices B
No

No Yes Yes Yes Yes

Yes Yes
Slices SI và SP

No

No Yes No No No No No
Frames tham
chiếu
Ye
s
Yes Yes Yes Yes Yes

Ordering (FMO)

No

Yes Yes No No No No No
Arbitrary Slice
Ordering (ASO)

No

Yes Yes No No No No No
Redundant
Slices (RS)
No

Yes Yes No No No No No
Data
Partitioning
No

No Yes No No No No No
Interlaced
Coding (PicAFF,
MBAFF)
No

No Yes Yes Yes Yes

Yes Yes
Hệ số màu 4:2:0

Lấy m
ẫu 9 và 10
No

No No No No Yes

Yes Yes
Lấy mẫu từ 11
đến 14 Bit
No

No No No No No No Yes
Biến đổi thích
nghi 8x8 và 4x4

No

No No No Yes Yes

Yes Yes
Quantization
Scaling Matrices

No

No No No Yes Yes

Yes Yes
Điều kiển riêng
Cb và Cr

khung
max
(MB)
Vmax
Baseline,
Extended
and Main
Profiles
Vmax
của
High
Profile
Vmax
của
High 10
Profile

Vmax của
High 4:2:2
and
High 4:4:4
Predictive

Các ví dụ về độ phân
giải cao @ khung
(lưu trữ khung tối đa)

trong levels
1
1485 99 64 Kbps

68 Kbps
(9)
(3)
(2)
1,2

6000 396
384
Kbps
480
Kbps
1152
Kbps
1536
Kbps
(7)
(6)
1,3

11880

396
768
Kbps
960
Kbps
2304
Kbps
3072
Kbps

Mbps
12
Mbps
16 Mbps
(10)
(7)
(6)
(5)
3
40500

1620 10 Mbps

12,5
Mbps
30
Mbps
40 Mbps
(12)
(10)
(6)
(5)
3,1

108000

3600 14 Mbps

17,5
Mbps

Mbps
60
Mbps
80 Mbps
(9)
(4)
(4)

4,1

245760

8192 50 Mbps

62,5
Mbps
150
Mbps
200
Mbps
(9)
(4)

(4)

4,2

522240

8704 50 Mbps


(5)

5,1

83040

36864
240
Mbps
300
Mbps
720
Mbps
960 Mbps

(16)

(5)
(5)
Bảng 1.6: Các tham số của level
Vmax: Là tốc độ bit cực đại của tín hiệu video
c) Tính kế thừa của chuẩn nén H.264 (MPEG-4 AVC)
Mục tiêu chính của chuẩn nén H.264 đang phát triển nhằm cung cấp video có
chất lượng tốt hơn nhiều so với những chuẩn nén video trước đây. Điều này có thể
đạt được nhờ sự kế thừa các lợi điểm của các chuẩn nén video trước đây. Không
chỉ thế, chuẩn nén H.264 còn kế thừa phần lớn lợi điểm của các tiêu chuẩn trước
đó là H.262 (MPEG-2) bao gồm 4 đặc điểm chính như sau:
 Phân chia mỗi hình ảnh thành các Block (bao gồm nhiều điểm ảnh), do vậy
quá trình xử lý từng ảnh có thể được tiếp cận tới mức Block.

 Giảm bớt độ dư thừa: Cũng giống như các bộ giải mã khác, H.264 nén
video bằng cách giảm bớt độ dư thừa cả về không gian và thời gian trong hình ảnh.
Những dư thừa về mặt thời gian là những hình ảnh giống nhau lặp đi lặp lại từ
khung (frame) này sang khung khác, ví dụ như phần phông nền không chuyển động
của một chương trình đối thoại trên truyền hình. Dư thừa về không gian là những
chi tiết giống nhau xuất hiện trong cùng một khung, ví dụ như nhiều điểm ảnh
giống nhau tạo thành một bầu trời xanh.
 Chọn chế độ, phân chia và chế ngự: Bộ lập giải mã bắt đầu bằng việc
quyết đònh loại khung cần nén tại một thời điểm nhất đònh và chọn chế độ mã hoá
phù hợp. Chế độ “Intra” tạo ra ảnh “I”, trong khi chế độ “Inter” tạo ra khung “P”
hoặc “B". Sau đó, bộ mã hoá sẽ chia ảnh thành hàng trăm hàng và cột các điểm
ảnh của ảnh video số chưa nén thành các khối nhỏ hơn, mỗi khối có chứa một vài
hàng và cột điểm ảnh.
 Nén theo miền thời gian: Khi bộ mã hoá đang hoạt động ở chế độ “giữa
khối” (inter), khối này sẽ phải qua công đoạn hiệu chỉnh chuyển động. Quá trình
này sẽ phát hiện ra bất kỳ chuyển động nào diễn ra giữa khối đó và một khối tương
ứng ở một hoặc hơn một ảnh tham chiếu đã được lưu trữ từ trước, sau đó tạo ra một
khối “chênh lệch” hoặc “lỗi”. Thao tác này sẽ giảm bớt dữ liệu trong mỗi block
một cách hiệu quả do chỉ phải trình bày chuyển động của nó mà thôi. Tiếp đến là
công đoạn biến đổi côsin rời rạc (DCT-Discrete Cosine Transform) để bắt đầu nén

Luận văn tốt nghiệp - 19 -
Thiết kế headend SD, HD
GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận
theo miền không gian. Khi bộ mã hoá hoạt động ở chế độ “trong khối” (intra), khối
này sẽ bỏ qua công đoạn hiệu chỉnh chuyển động và tới thẳng công đoạn DCT.
 Nén theo miền không gian: Các khối thường có chứa các điểm ảnh tương tự
hoặc thậm chí giống hệt nhau. Trong nhiều trường hợp, các điểm ảnh thường không
thay đổi mấy (nếu có). Như vậy có nghóa là tần số thay đổi giá trò điểm ảnh trong
khối này là rất thấp. Những khối như thế được gọi là khối có tần số không gian

Luận văn tốt nghiệp - 20 -
Thiết kế headend SD, HD
GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận
đáng kể khả năng nén không gian đối với các hình ảnh có chứa nhiều khoảng lớn
các điểm ảnh giống nhau.
Thứ hai là thao tác nén được tiến hành trong miền không gian trước khi công
đoạn DCT diễn ra. Chuẩn nén MPEG-4 AVC so sánh macroblock hiện thời với các
macroblock kế bên trong cùng một khung, tính toán độ chênh lệch, và sau đó sẽ chỉ
gởi đoạn chênh lệch tới DCT. Hoặc là nó có thể chia nhỏ macroblock 16x16 điểm
ảnh thành các khối 4x4 nhỏ hơn và so sánh từng khối này với các khối kế bên trong
cùng một macroblock. Điều này giúp cải thiện khả năng nén ảnh chi tiết.
 Ưu điểm của nén thời gian:
Điểm cải tiến lớn nhất ở MPEG-4 AVC là chế độ mã hoá giữa. Những phương
pháp tiên tiến ở chế độ này khiến cho nén thời gian đạt đến một cấp độ cao hơn
nhiều, cùng với chất lượng chuyển động tốt hơn so với các chuẩn MPEG trước đây.
 Kích cỡ khối:
Ở chế độ giữa khối, MPEG-2 chỉ hỗ trợ các macroblock 16x16 điểm ảnh,
không đủ độ phân giải để mã hoá chính xác các chuyển động phức tạp hoặc phi
tuyến tính, ví dụ như phóng hay to thu nhỏ. Ngược lại, MPEG-4 AVC lại tăng
cường hiệu chỉnh chuyển động bằng cách cho phép bộ lập mã biến đổi kích cỡ
thành phần chói của mỗi macroblock. (Bộ lập mã sử dụng thành phần chói như vậy
là do mắt người nhạy cảm với chuyển động chói hơn nhiều so với chuyển động
màu.) MPEG-4 AVC có thể chia thành phần chói của từng macroblock thành 4 cỡ:
16x16, 16x8, 8x16 hoặc 8x8. Khi sử dụng khối 8x8, nó còn có thể chia tiếp 4 khối
8x8 này thành 4 cỡ nữa là 8x8, 8x4, 4x8 hoặc 4x4.

Hình 1.1: MPEG-4 AVC có thể phân chia thành phần chói của từng
MacroBlock theo nhiều cách để tối ưu hoá việc bù chuyển động.
Việc phân chia các macroblock cho phép bộ lập mã xử lý được một vài loại
chuyển động tuỳ theo độ phức tạp của chuyển động đó cũng như nguồn lực về tốc độ

Video số sau khi nén thường tạo ra một hiệu ứng gọi là “kết khối”, có thể thấy
rõ tại điểm giao nhau giữa các khối, đặc biệt là khi có tốc độ bit thấp. Hiệu ứng này
là do công đoạn xử lý sử dụng nhiều loại chuyển động và bộ lượng tử khác nhau. Đối
với MPEG-2, cách duy nhất để ngăn chặn hiệu ứng này là sử dụng các cơ chế hậu xử
lý phù hợp, tuy nhiên các cơ chế này lại không tương thích được với tất cả các máy
thu. Chuẩn nén MPEG-4 AVC đưa vào sử dụng một bộ lọc giải khối hoạt động ở hai
cấp độ: macroblock 16x16 và khối 4x4. Việc giải khối thường tạo ra một tỉ số tín
hiệu trên nhiễu (SNR-Signal-to-noise ratio) cực điểm thấp hơn, tuy nhiên nhìn một
cách chủ quan thì nó tạo ra hình ảnh chất lượng tốt hơn.
 Ưu điểm về lượng tử hoá và biến đổi:
Chấm di động 8x8 DCT cùng với dung sai của lỗi làm tròn chính là phần cốt
lõi của các chuẩn MPEG trước đây. MPEG-4 AVC độc đáo hơn ở chỗ nó sử dụng

Luận văn tốt nghiệp - 22 -
Thiết kế headend SD, HD
GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận
biến đổi không gian nguyên (gần giống như DCT) đối với các khối 4x4 điểm ảnh.
Kích cỡ nhỏ giúp giảm bớt hiện tượng “kết khối”, trong khi thông số nguyên tuyệt
đối giúp loại bỏ nguy cơ không thích ứng giữa bộ lập mã và giải mã trong phép
biến đổi ngược. Thêm vào đó, dãy hệ số xích lượng tử lớn hơn khiến cho cơ chế
kiểm soát tốc độ dữ liệu ở bộ lập mã hoạt động một cách linh hoạt hơn dựa trên
một tỉ lệ phức hợp vào khoảng 12,5% thay cho một mức tăng lượng gia không đổi.
 Ưu điểm đối với mã hoá entropy:
Sau khi tiến hành hiệu chỉnh, biến đổi và lượng tử hoá chuyển động, các bộ
lập mã MPEG trước đây sẽ vạch ra các symbol biểu diễn vector chuyển động và hệ
số đã lượng tử hoá thành các bit thực sự. Ví dụ như chuẩn nén MPEG-2 sử dụng
phương pháp mã có chiều dài biến thiên tónh (VLC-Variable-length code) không
thể tối ưu hoá trong môi trường video thời gian thực (trong đó nội dung và các cảnh
biến đổi theo thời gian).
MPEG-4 AVC sử dụng mã hoá thuật toán nhò phân theo tình huống CABAC

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 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
giải mã có nhiệm vụ chuyển tín hiệu analog sang số có nén và xáo trộn thành một
dòng audio-video và dữ liệu khác dưới dạng số có nén. Mã hóa số cho phép truyền
dẫn phát sóng nhiều chương trình audio-video chất lượng cao qua cùng độ rộng băng
tần như một kênh sóng audio-video analog (8 MHz ở Việt Nam).
1.2 Công nghệ nén audio chuẩn ISO/MPEG-1
Đây là tiêu chuẩn mã hóa audio với tần số lấy mẫu là 32,441 KHz và 48 KHz,
tốc độ bit khoảng 32-192 Kbps cho âm thanh mono và 64-384 Kbps cho âm thanh
stereo.
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.
Sử dụng hai phương pháp trên thì tốc độ bit cần truyền giảm xuống 200 Kbps
và thậm chí thấp hơn đối với âm thanh stereo.
Sau đây là sơ đồ hệ thống audio trong truyền hình số. Luận văn tốt nghiệp - 24 -
Thiết kế headend SD, HD
GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận

Hình 2.1: Hệ thống audio trong truyền hình số
Sau đây ta xét sơ đồ mạch mã hóa và giải mã của hệ thống audio lớp 1 và 2
theo tiêu chuẩn (ISO/MPEG).


dòng bit
và mã
sữa sai
Điều kiển từ
xa

Dữ liệu
audio vào
Dữ liệu phụ

0

31

31

0

Audio

vào
Inner

Interleaver
Giải mã
audioMở gói PES


(32 băng
phụ)
Giải mã thông
tin phụ
Dữ liệu đã
mã hoá

Dữ liệu phụ

0

31

31

0

Tín hiệu audio
stereo Luận văn tốt nghiệp - 25 -
Thiết kế headend SD, HD
GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Tống Hồ Phú Thuận
Lớp 1, 2 biểu thò 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.
Lớp 2 thực hiện việc nén tín hiệu và thực hiện việc lượng tử hóa tinh hơn, ứng
dụng nhiều kể cả dân dụng lẫn chuyên dụng.

phụ)DCT

Mã hóa các
thông tin phụ

Đònh
dạng
dòng
bit và
mã sữa
sai
Mô
hình
Điều kiển
từ xa
Dữ liệu phụ

0
31 575

0

-Vòng kiểm
soát méo
-Lượng tử hoá
phi tuyến tính


lọc (32
băng phụ)Dữ liệu
audio vào

Dữ liệu phụ
0

575

31

0Giải lượng
tử
0

575DCT

0

31