Hình 7.8: Phoå cuûa tín hieäu sau khi laáy maãu
a. Taàn soá laáy maãu tín hieäu Video toång hôïp (Composite Video Signal)
Ñoái vôùi tín hieäu video toång hôïp, taàn soá laáy maãu tín hieäu video thoâng thöôøng baèng 2, 3 hoaëc 4 laàn taàn soá soùng mang maøu fsc.
Thoâng thöôøng thì ngöôøi ta choïn fs = 3fsc
NTSC : fs = 10.7 MHz
PAL : fs = 13.3 MHz
Theá nhöng ngöôøi ta thöôøng duøng fs = 4fsc
NTSC : fs = 14.32 MHz
PAL : fs = 17.72 MHz
Do tín hieäu video soá mang ñaày ñuû nhöõng khuyeát ñieåm cuûa video töông töï neân ngöôøi ta thöôøng söû duïng phöông phaùp soá hoaù tín hieäu thaønh phaàn.
b. Taàn soá laáy maãu tín hieäu Video thaønh phaàn (Component Video Signal)
Vôùi tín hieäu video thaønh phaàn, taàn soá laáy maãu thöôøng ñöôïc laáy thoâng qua tæ leä taàn soá giöõa tín hieäu choùi vaø tín hieäu maøu. Thoâng thöôøng coù caùc tæ leä 4:1:1; 4:2:2; 4:4:4…, ta seõ nghieân cöùu kyõ ôû phaàn sau.
2. Löôïng töû hoaù bieân ñoä tín hieäu video (Quantizing).
Ñaây laø quaù trình bieán ñoåi tín hieäu sau laáy maãu thaønh caùc khoaûng rôøi raïc, goïi laø khoaûng löôïng töû (Q).
Q = 2n
Vôùi n laø soá bit/maãu.
Neáu n = 8, thì seõ coù 28 = 256 khoaûng löôïng töû.
Coù hai caùch laáy khoaûng löôïng töû:
- Tuyeán tính: caùc khoaûng löôïng töû caùch ñeàu nhau khoâng phuï thuoäc tín hieäu analog vaøo.
- Khoâng tuyeán tính: Caùc khoaûng löôïng töû thay ñoåi theo bieán ñoåi bieân ñoä cuûa tín hieäu. Caùc vuøng ít bieán ñoåi thì khoaûng caùch löôïng töû thöa, caùc vuøng bieán ñoåi nhieàu thì khoaûng caùch löôïng töû ngaén.
Quaù trình löôïng töû laø laøm troøn caùc ñænh xung vuoâng (bieân ñoä tín hieäu ñaõ laáy maãu so sánh vôùi moät möùc löôïng töû gaàn nhaát). Nhö vaäy seõ coù sai soá trong quaù trình lượng tử hóa do laøm troøn. Sai soá naøy seõ .
Khi löôïng töû hoaù tuyeán tính, neáu löôïng töû vôùi soá bit/maãu thaáp seõ xuaát hieän sai soá löôïng töû > . Sai soá naøy seõ gaây ra nhieãu laøm meùo tín hieäu vaø taïo thaønh ñöôøng vieàn (contouring effects).
Giaù trò trung bình (RMS – Root Mean Square) cuûa moïi sai soá löôïng töû coù giaù trò :
Giaù trò cuûa tín hieäu ra (boä DAC) laø:
(2n – 1)Q
Ngöôøi ta thöôøng duøng tyû soá tín hieäu ñænh treân nhieãu löôïng töû ñeå laøm chæ tieâu ñaùnh giaù moät thieát bò soá hoaù.
Vôùi n = 8 thì :
Thöïc teá coù raát nhieàu yeáu toá aûnh höôûng ñeán tyû soá nhö :
- Vieäc haïn cheá fmax.
- Khoaûng löôïng töû hoaù tín hieäu video tích cöïc…
Do ñoù, thöïc teá tyû soá ñöôïc tính nhö sau:
Trong ñoù : laø giaù trò aûnh höôûng cuûa fmax
laø aûnh höôûng cuûa khoaûng video tích cöïc.
N : laø soá bit/maãu
Fs :laø taàn soá laáy maãu
Fmax : laø taàn soá video cöïc ñaïi (4.2; 5; 5.5; 6 mhz)
Vq : laø ñieän aùp tín hieäu toaøn boä khoaûng löôïng töû [V]
Vw : laø ñieän aùp möùc traéng [V]
Vb : laø ñieän aùp möùc xoaù
0.7V ñoái vôùi heä PAL
0.714V ñoái vôùi heä NTSC
Vw – Vb =
3. Maõ hoaù (Coding)
Ñaây laø böôùc saép xeáp caùc giaù trò soá sau khi löôïng töû hoaù theo moät khung thuoäc caáu truùc naøo ñoù.
4. Tieâu chuaån Composite soá
a. Tieâu chuaån Digital Composite fs = 4fsc PAL (tieâu chuaån PAL 4fsc)
STT
|
Thoâng soá
|
Giaù trò cuûa PAL 625/50
|
1
|
Soá maãu/doøng
|
1135 (tröø doøng 313 vaø 625)
|
2
|
Soá maãu/doøng tích cöïc
|
948
|
3
|
Taàn soá laáymaãu fs
|
Fs = 4fsc = 17.734475 mhz
|
4
|
Traïng thaùi pha laáy maãu
|
+450;+1350;+2250;+3150
|
5
|
Maõ hoaù
|
Löôïng töû hoaù ñeàu
|
6
|
Ñoä phaân giaûi löôïng töû hoaù
|
8 hoaëc 10 bit/maãu
|
7
|
Toác ñoä döõ lieäu
|
177.3Mb/s
|
Baûng 7.1: Caùc thoâng soá cuûa tieâu chuaån PAL 4fsc
- Taûi maøu fsc (Burst) ñöôïc thay ñoåi pha laàn löôït theo hai giaù trò +1350 vaø +225 vaø noù taïo ra xung laáy maãu fs.
- Taûi maøu PAL coù chöùa moät taàn soá Offset laø 25Hz. Nhö vaäy fsc seõ laø:
Fsc = , vôùi n=567
- Soá chu kyø taûi maøu trong moät aûnh (frame):
chu kyø/frame
- Taàn soá laáy maãu fs coù pha laø 00 vaø truïc U
Fs = 4fsc = 17.734475 mhz.
+ Soá maãu trong moät doøng ñöôïc tính giöõa hai xung ñoàng boä keà nhau:
.
+ Soá maãu toång coäng treân moät aûnh laø :
.
Neáu choïn soá maãu/doøng laø 1135 thì soá maãu/aûnh laø 709375, trong ñoù coù 948 maãu/doøng tích cöïc vaø 187 maãu/khoaûng xoaù doøng.
Hình 7.9: Quan heä soá maãu PAL 4fsc vaø moät doøng tín hieäu Analog
Caàn chuù yù raèng doøng thöù 313 vaø 625 naèm trong khoaûng xoaù maønh.
Treân hình 7.9 cho thaáy caùc maãu ñöôïc tính töø 0 1134, trong ñoù ñaàu tieân laø caùc doøng tích cöïc chieám 948 maãu töø 0947, keá ñeán laø möùc ñoàng boä chieám 187 maàu töø 948 1134.
Ñieåm chuaån ñoàng boä naèm ôû giöõa maãu 958.
Thôøi gian moät maãu laø:
* Löôïng töû hoùa
TT
|
Thoâng soá PAL composite
|
Ñoä phaân giaûi 8 bit
|
Ñoä phaân giaûi 10 bit
|
1
|
Caùc möùc baûo veä tín hieäu maøu
|
FF
|
3FC, 3FD, 4FE, 3FF
|
2
|
Möùc löôïng töû hoaù cao nhaát
|
FE
|
3FB
|
3
|
Möùc ñænh mau
|
>FE
|
>3FB
|
4
|
Möùc traéng
|
D3
|
34C
|
5
|
Möùc xoaù, möùc ñen
|
3C
|
100
|
6
|
Möùc ñænh ñoàng boä maøu
|
04
|
016
|
7
|
Möùc löôïng töû hoaù thaáp nhaát
|
01
|
004
|
8
|
Caùc möùc baûo veä ñoàng boä
|
00
|
000, 001, 002, 003
|
Baûng 7.2: Caùc möùc chuû yeáu cuûa composite soïc maøu töông töï 100/0/100/0 vaø caùc giaù trò PAL 4fsc töông öôùng vôùi ñoä phaân giaûi 8 bit vaø 10 bit.
Hình 7.10: Quan heä giöõa caùc möùc cuûa Analog PAL soïc maøu 100% vaø PAL 4fsc
Baûng 7.2 vaø hình 7.10 minh hoaï moät soá thoâng soá cuûa tín hieäu soïc maøu composite töông töï vaø caùc möùc PAL 4fsc töông öùng trong tröôøng hôïp ñoä phaân giaûi 8 bit vaø 10 bit.
* Caùc möùc löôïng töû töông öùng vôùi ñoä phaân giaûi 10 bit goàm coù 2n = 1024 möùc töø 0 1023 (heä DEC) vaø töø 000 3FF (heä HEX) vôùi caùc chöùc naêng nhö sau :
-
Töø 000 003 laø möùc baûo veä, chöùa thoâng tin döï phoøng ñoàng boä, khoâng chöùa doøng soá.
-
Töø 004 3FB (hay möùc 4 1019 DEC)duøng bieåu dieãn tính hieäu video soá.
-
Möùc 004 (HEXA) hay möùc 4 (DEC) laø ñænh xung ñoàng boä cuõng laø möùc löôïng töû hoaù thaáp nhaát.
-
Möùc 100 hay 256 (DEC) laø möùc xoaù cuõng laø möùc ñen, töông öùng 0 mV.
-
Möùc 34C (HEXA) hay 844 (DEC) laø möùc traéng, töông öùng 700 mV.
-
Möùc 3FB laø möùc löôïng töû hoaù cao nhaát.
Nhö vaäy, coù 1016 möùc soá (004 3FB hay töø 4 1019 DEC) duøng ñeå bieåu dieãn tín hieäu video toång hôïp.
-
Caùc möùc töø 3FC 3FF laø caùc möùc baûo veä.
-
Möùc ñænh tín hieäu maøu vaøng (Yellow) vaø xanh caåm thaïch (Cyan) laø 933.5mV, nhöng khi laáy maãu tín hieäu vaøng laø 886mV nhoû hôn möùc löôïng töû cao nhaát töông öùng 908.3mV, neân ôû ñaây toàn taïi moät headroom aâm taïi ñænh tín hieäu soá.
Ôû ñaây, vôùi n = 10 bit/maãu, fs = 17.73 MHz, fmax = 5 MHz, Vq = 1.2131 V, Vw – Vb = 0.7 V, ta coù .
b. Tieâu Chuaån Digital Composite fs = 4fsc NTSC (tieâu chuaån NTSC 4fsc)
STT
|
Thoâng soá
|
Giaù trò NTSC 525/60
|
1
|
Soá maãu/doøng
|
910
|
2
|
Soá maãu/doøng tích cöïc
|
768
|
3
|
Taàn soá laáymaãu fs
|
Fs = 4fsc = 14.32818 MHz
|
4
|
Caáu truùc laáy maãu
|
Tröïc giao
|
5
|
Traïng thaùi pha laáy maãu
|
+330;+1230;+2130;+3030
|
6
|
Maõ hoaù
|
Löôïng töû hoaù ñeàu
|
7
|
Ñoä phaân giaûi löôïng töû hoaù
|
8 hoaëc 10 bit/maãu
|
8
|
Toác ñoä döõ lieäu
|
143Mb/s
|
Baûng 7.3: Caùc thoâng soá cô baûn cuûa NTSC 4fsc
* Taàn soá laáy maãu chuaån fs = 14.3118 MHz 14.32 MHz, fh = 15734.25 Hz, soá maãu/doøng laø : .
Coù 525 – 38 = 487 doøng tích cöïc, moät doøng tích cöïc chöùa 768 maãu.
* Khoaûng xoaù doøng laø : 910 – 768 = 142 maãu.
-
Ñieåm chuaån ñoàng boä laø ñieåm giöõa söôøn xung ñoàng boä naèm giöõa maãu thöù 784 vaø 785.
-
Khoaûng video tích cöïc töø 0 767
-
Tieáp theo laø khoaûng xoaù töø maãu 768 909 (142 maãu).
Chuùng ñöôïc minh hoaï treân hình 7.11.
Hình 7.11: Khoaûng xoaù doøng soá NTSC 4fsc
TT
|
Thoâng soá NTSC composite
|
Ñoä phaân giaûi 8 bit
|
Ñoä phaân giaûi 10 bit
|
1
|
Caùc möùc baûo veä tín hieäu maøu
|
FF
|
3FC, 3FD, 4FE, 3FF
|
2
|
Möùc löôïng töû hoaù cao nhaát
|
FE
|
3FB
|
3
|
Möùc ñænh maøu
|
F3
|
3CC
|
4
|
Möùc traéng
|
C8
|
320
|
5
|
Möùc ñen
|
46
|
11A
|
6
|
Möùc xoaù
|
3C
|
0F0
|
7
|
Möùc ñænh ñoàng boä maøu
|
04
|
016
|
8
|
Möùc löôïng töû hoaù thaáp nhaát
|
01
|
004
|
9
|
Caùc möùc baûo veä ñoàng boä
|
00
|
000, 001, 002, 003
|
Baûng 7.4: Caùc möùc chuû yeáu cuûa Composite soïc töông töï 100/7.5/100/7.5 vaø caùc giaù trò NTSC 4fsc töông öùng vôùi ñoä phaân giaûi 8 bit vaø 10 bit
* Löôïng töû hoaù.
Caùc möùc löôïng töû hoaù theo ñoä phaân giaûi 10 bit goàm 210 = 1024 möùc töø 0 1023 töø döôùi leân coù caùc möùc nhö sau :
-
Töø 000 003 laø khoaûng döï phoøng ñeå cheøn caùc möùc ñoàng boä, khoâng chöùa caùc doøng soá.
-
Töø 004 3FB (hay möùc 1019 DEC) duøng cho tín hieäu soá .
Hình 7.12: Quan heä giöõa caùc möùc cuûa analog NTSC vaø
Caùc giaù trò maãu digital 10 bit caùc soïc maøu 100%
-
Töø 0 04 010 (4 16 DEC) laø möùc headroom ñoàng boä.
-
Headroom ñænh töø 3CC 3FB (927 1019).
-
Töø 3FC 3FF laø möùc baûo veä ñænh.
-
Möùc 3CC laø möùc tín hieäu cao nhaát (Yellow vaø Cyan).
-
Möùc 0F0 laø möùc xoaù .
-
Möùc 11A laø möùc ñen.
Tyû soá tín hieäu treân nhieãu löôïng töû ñöôïc tính :
Ôû ñaây, vôùi n = 10 bit/maãu, fs = 14.33 MHz, fmax = 4.2 MHz, Vq = 1.3042 V, Vw – Vb = 0.7143 V, ta coù .
* Keát Luaän :
-
Ñoái vôùi tín hieäu video toång hôïp (NTSC hoaïc PAL) taàn soá laáy maãu cho tín hieäu video thöôøng laø 2, 3 hoaëc 4 laàn taàn soá soùng mang maøu (2fsc, 3fsc hoaëc 4fsc).
-
Tín hieäu video soá toång hôïp coøn mang ñaày ñuû nhöõng khuyeát ñieåm cuûa tín hieäu video töông töï nhaát laø hieän töôïng can nhieãu – choùi maøu.
-
Taàn soá laáy maãu caøng taêng, chaát löôïng video caøng cao, tuy nhieân taàn soá laáy maãu lôùn ñoøi hoûi thieát bò, ñöôøng truyeàn phaûi coù daûi thoâng roäng vaø caùc boä nhôù coù dung löôïng lôùn. Chi phí cho toaøn boä heä thoáng do vaäy taêng leân nhieàu laàn. Taàn soá laáy maãu thích hôïp naèm trong khoaûng töø 12 MHz 14 MHz.
-
Soá hoaù tín hieäu video toång hôïp coù toác ñoä bit thaáp so vôùi phöông phaùp soá hoaù tín hieäu video thaønh phaàn.
-
Tín hieäu soá toång hôïp boäc loä nhieàu nhöôïc ñieåm trong quaù trình xöû lyù soá, taïo kyõ xaûo, döïng hình…
5. Tieâu chuaån Component soá.
Tieâu chuaån Component soá ñöôïc duøng ôû chaâu Aâu vaø chaâu Myõ theo chuaån Recommendation 601 CCIR. Tieâu chuaån naøy töông thích vôùi tieâu chuaån queùt 625/50 vaø 525/60 vôùi ñoä phaân giaûi 8bit/maãu vaø 10 bit/maãu.
a. Tyû leä laáy maãu
Caùc toå chöùc phaùt thanh vaø truyeàn hình:
-
SMPTE (Society of Motion Picture ang Television Engineer) vôùi chuaån ATSC (Advance Television standards Committee).
-
EBU (European Broadcasting Union) vôùi chuaån DVB (Digital Video Broadcasting) ñaõ thoáng nhaát choïn chuaån CCIR Rec. 601 töø naêm 1982 treân cô sôû taàn soá chuaån 3.375 MHz.
-
Tyû leä laáy maãu ôû tieâu chuaån component soá laø tæ leä maø ôû ñoù tín hieäu Luminance (Y) vaø hai tín hieäu maøu CB vaø CR ñöôïc laáy maãu ôû caùc taàn soá töông öùng vôùi boäi soá cuûa taàn soá chuaån 3.375 MHz. Thoâng thöôøng coù caùc tyû leä laáy maãu sau :
-
4:1:1, trong ñoù tín hieäu Y coù taàn soá laáy maãu fsy = , hai tín hieäu soá maøu ñöôïc laáy maãu ôû taàn soá fscb = fscr = = 3.375 MHz.
-
4:2:2, trong ñoù tín hieäu Y coù taàn soá laáy maãu fsy = , hai tín hieäu soá maøu ñöôïc laáy maãu ôû taàn soá fscb = fscr = = 6.75 MHz.
-
4:4:4, trong ñoù caùc tín hieäu Y, CB, CR coù taàn soá laø .
b. Caùc tín hieäu maõ hoaù, thôøi gian vaø taàn soá laáy maãu chuaån 4:2:2.
Caùc tín hieäu maõ hoaù Y, CB, CR ñöôïc moâ taû nhö ôû baûng sau:
* Caùc thoâng soá maõ hoaù maøu 4:2:2 cuûa tieâu chuaån 625/50 vaø 525/60.
Thoâng soá
|
Chuaån 4:2:2 cuûa 625/50
|
Chuaån 4:2:2 cuûa 525/60
|
Caùc tín hieäu maõ hoaù sau khi ñaõ söûa
|
Y’ = 0.587G’ + 0.114B’ + 0.299R’
CB’ = 0.564(B’ – Y’)
CR’ = 0.713(R’ – Y’)
|
Soá maãu/doøng
|
Y : 864
CB : 432
CR : 432
|
Y : 858
CB : 392
CR : 429
|
Soá maãu/doøng tích cöïc
|
Y : 720
CB : 360
CR : 360
|
Caáu truùc laáy maãu
|
Tröïc giao
Caùc maãu CB, CR, laëp laïi theo doøng, maønh vaø aûnh cuøng vôùi caùc maãu Y leû treân doøng.
|
Taàn soá laáy maãu
|
Fsy = 846fh = 13.5 MHz
Fscb =fscr = 432fh = 6.75MHz
|
Fsy = 858fh = 13.5MHz
Fscb=fscr=429fh=6.75MHz
|
Loaïi maõ hoá
|
Ñieàu xung maõ (PCM), löôïng töû hoaù ñeàu.
|
Ñoä phaân giaûi löôïng töû
|
8 hoaëc 10 bit/maãu cho Y vaø caùc tín hieäu soá maøu
|
Baûng 7.5: Caùc thoâng soá maõ hoaù 4:2:2 cuûa tieâu chuaån 625/50 vaø 525/60
* Thôøi gian vaø taàn soá laáy maãu 4:2:2.
-
Heä 625/50 coù thôøi gian moät doøng laø 64, thôøi gian moät doøng tích cöïc laø 52, thôøi gian xoaù doøng laø 12.
-
Heä 525/60 coù thôøi gian moät doøng laø 63.56, thôøi gian moät doøng tích cöïc laø 52, thôøi gian xoaù doøng laø 11.56.
-
Fsy = 13.5 cuûa hai heä ñöôïc taïo töø boä dao ñoäng PLL-CO (Phase Locked Loop – Controlled Oscillator). Vôùi heä 625/50 fsy = 864 15625 Hz = 13.5 MHz. Coøn heä 525/60 fsy =858fh = 858 15734.265 = 13.5 MHz.
Chuùng ñöôïc ñoàng boä töø tín hieäu video in. Ñaëc tính cuûa maïch loïc Y baèng chaúng ñeán 5.75 MHz, coøn CB, CR ñaït ñeán 2.75 MHz.
c. Löôïng töû hoaù
* Thaønh phaàn choùi Y.
TT
|
Thoâng soá cuûa Y component
|
Ñoä phaân giaûi 8 bit
|
Ñoä phaân giaûi 10 bit
|
1
|
Caùc möùc baûo veä ñænh
|
FF
|
3FC, 3FD, 3FE, 3FF
|
2
|
Möùc löôïng töû hoaù cao nhaát
|
FE
|
3FB
|
3
|
Möùc ñænh traéng
|
EB
|
3AC
|
4
|
Möùc xoaù
|
10
|
040
|
5
|
Giaù trò löôïng töû hoaù nhoû nhaát
|
01
|
004
|
6
|
Caùc möùc baûo veä döôùi
|
00
|
000, 001, 002, 003
|
Baûng 7.6: Moät soá thaønh phaàn Y tín hieäu soïc maøu 100/0/100/0 vaø caùc tín hieäu soá Y trong heä HEX töông öùng vôùi 8 bit vaø 10 bit
Caùc möùc löôïng töû theo 10 bit goàm 210 = 1024 möùc töø 0 1023 (heä DEC) vaø töø 000 3FF (heä HEX) vôùi chöùc naêng cuûa caùc möùc nhö sau:
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |