Nếu như chuẩn Full HD cho số lượng độ phân giải (Pixels) 1920 x 1080 ~ 2.106 điểm ảnh thì số lượng Pixels sẽ lần lượt đối với chuẩn 2K ~ 4.106 và đối với chuẩn 4K ~ 8.106 điểm ảnh hiển thị. Số lượng điểm ảnh ra tăng đồng nghĩa với việc người xem sẽ có được chất lượng hình ảnh rõ nét, mượt và chân thật hơn so với chuẩn HD.
Bảng so sánh giữa các độ phân giải SD, HD và Ultra HD
Không nằm ngoài xu hướng phát triển trên, tại Việt Nam các Tivi với độ phân giải 2K, 4 K đã có mặt trên thị trường. Song để người xem có được một trải nghiệm độ nét siêu phân giải thực thụ cần hệ thống truyền hình 2K, 4K hoàn chỉnh từ khâu sản xuất-biên tập và các môi trường truyền dẫn.
Thách thức
Việc nâng cao độ phân giải trong Frame của hệ thống 2K, 4K Tv, đòi hỏi quá trình đồng bộ hóa về việc nâng cao tốc độ số khung hình được sử dụng trong 1s và số lượng bit được sử dụng để mã hóa các Pixels tạo nên độ sâu mức tín hiệu. Nếu như ở hệ thống SD, HD hiện tại tốc độ 24 hình/s cho tốc độ Frame và 8 bít cho mỗi Pixel là hoàn toàn phù hợp thì với tín hiệu chuẩn 2K, 4K các thông số này trở nên không còn tương thích. Trong các bài test với độ phân giải 4K hình ảnh hiển thị ở những vùng có sự chuyển động trên màn hình đặc biệt là trong các chương trình thể thao không còn được rõ nét với tốc độ 24 Frames/s. Các hãng chuyên cung cấp giải pháp và thiết bị truyền hình như Harmonic, Miranda đã khuyến cáo tốc độ Frame tối thiểu sử dụng cho tín hiệu truyền hình độ phân giải siêu cao nên là 50, 60 Frames/s, lý tưởng để thu được các hình ảnh mượt trong các khung hình chuyển động là 120 Frames/s.
Một thông số các cần được tương thích khi nâng cao số lượng điểm ảnh trong khung hình và số lượng khung hình được sử dụng trong 1s là độ số lượng bit dùng để mã hóa các điểm ảnh hay có thể được coi là độ sâu điểm ảnh. Thay vì việc sử dụng 8 bít để mã hóa các tín hiệu truyền hình như trong các hệ thống SD, HD thông thường, các hệ thống truyền hình 2K, 4K cần 10 bit mã hóa để đảm bảo thu được chất lượng tương thích với tốc độ Frame và độ phân giải. Việc nâng cao các tham số trên giúp cải thiện rõ rệt chất lượng của chương trình truyền hình song luôn đi kèm với sự ra tăng của tốc độ luồng bit. Đây chính là thách thức chủ yếu và lớn nhất trong việc áp dụng hệ thống truyền hình độ nét siêu cao. Bảng dưới đây tóm tắt tốc độ luồng bit tương ứng với các tham số khác nhau của hệ thống 4K-TV (3840 x 2160) tương ứng với tỷ lệ điểm chói-màu 4:2:2
| Chương trình | Bít dùng cho điểm ảnh | Tốc độ khung hình/giây | Tốc độ luồng dữ liệu |
| Chương trình sản xuất | 10 | 60 | 9,95 Gbps |
| Chương trình thể thao | 10 | 120 | 19,91Gbps |
Giải Pháp
Qua bảng trên chúng ta nhận thấy yếu tố tốc độ luồng dữ liệu quá cao chính là rào cản cho việc truyền dẫn các tín hiệu chương trình Ultra High Definition TV. Các chuẩn nén đang được sử dụng hiện thời như MPEG2, H.264 không đủ mạnh để chuyển đổi tốc độ của các chương trình UHDTV về tốc độ của các hệ thống truyền dẫn hiện tại. Chuẩn nén mới HEVC (High Efficiency Video Encoding) ra mắt với việc áp dụng các thuật toán nén mới sẽ giúp giải quyết bài toán này.
Bằng việc áp dụng các kỹ thuật mới đặc biệt là nâng cao các hướng dò tìm trong thuật toán vector chuyển động trong cùng một Frame và giữa các Frames liên tiếp. Chuẩn HEVC giúp giảm tốc độ luồng bit được mã hóa xuống còn 25% so với chuẩn MPEG2 và 50% so với H.264. Áp dụng HEVC vào tín hiệu Ultra TV thu được tốc độ luồng bít đẩu ra là14 Mbps. Tốc độ này đang từng bước được tối ưu, cùng với sự mở rộng băng thông của các môi trường truyền dẫn sẽ giúp hiện thực hóa việc truyền tải luồng bít của tín hiệu có độ siêu phân giải trong tương lai gần.
So sánh tốc độ luồng bít giữa HEVC và MPEG2, AVC~MPEG4
Các hãng lớn trên thị trường thiết bị, giải pháp truyền hình có liên hệ chặt chẽ với Tekcast như Harmonic, Miranda đã đưa ra các giải pháp thiết bị tích hợp chuẩn nén HEVC trong các sản phẩm của mình. Miranda đã cung cấp giải pháp tổng thể trong việc thực hiện các chương trình trên nền kỹ thuật HEVC. Bao gồm các sản phẩm phục vụ dich vụ Capture tín hiệu (CopperHead 3400), Distribute (NVISION 8500 HYBRID), Convert, Display Multiview (Kaleido-Modular-X) và (Kaleido-MX).
Giải pháp ghi hình mã hóa và truyền dẫn chương trình thể thao của Miranda trên chuẩn nén HEVC
Kết luận
Sự ra đời và việc áp dụng chuẩn HEVC là giải pháp lý tưởng trong việc xử lý và truyền tải tín hiệu Ultra High Definition. Tại Việt Nam, việc kết hợp các kỹ thuật mới trong các thiết bị, giải pháp của các hãng đang hiện đang là đối tác của Tekcast như Harmonic, Miranda hứa hẹn không những sẽ mang chất lượng UHDTV đến từng hộ gia đình qua các phương pháp truyền dẫn truyền thống như capTv, Truyền hình số mặt đất, truyền hình vệ tinh trong mà còn giúp người xem có được những loại hình dịch vụ mới như HD-OTT hay HD-Multilscreen trong tương lai không xa.
Kỹ sư Đào Anh Dũng - Phòng Kỹ Thuật Dự Án