Xây dựng hệ thống truyền hình HD

(Khoa học Kỹ thuật Truyền hình - Số 03/2011) Mặc dù nhiều hệ thống HD đã được xây dựng, việc thành công hay không vẫn còn tùy thuộc nhiều yếu tố. Trong 4-5 năm qua, có một sự gia tăng rất lớn trong các dịch vụ HD, số kênh tiếp tục tăng nhanh, đặc biệt là đối với các Đài Truyền hình không có trở ngại về băng thông và có các kế hoạch thương mại đột phá. Có một nhu cầu cụ thể về HD từ phía người tiêu dùng, đó là mong đợi hình ảnh và âm thanh chất lượng cao trên các thiết bị nghe nhìn của mình, cũng như là sự lựa chọn rộng rãi của các chương trình có sẵn theo yêu cầu.

Các Đài Truyền hình cần phải đầu tư để duy trì, gia tăng lượng khán giả và doanh thu của họ, cũng như tận dụng lợi thế từ những cơ hội mới mà HD tạo ra. Thông thường, các dịch vụ SD hiện có, tài liệu lưu trữ và các thiết bị cần phải được đưa vào trong kế hoạch thiết kế các hệ thống HD mới.

Xu hướng của việc thiết kế hệ thống đang bắt đầu chuyển từ hệ thống 1.5Gb/s (1080i) sang hệ thống 3Gb/s (1080p) kể từ khi các Đài Truyền hình đang hướng tới các hệ thống tương thích với 3Gb/s. Khi thiết bị không tương thích với chuẩn 3Gb/s, thông thường, Đài Truyền hình thực hiện một lộ trình để đạt 3Gb/s.

Khi tốc độ dữ liệu SDI tăng lên đạt đến các định dạng 1080i và 1080p, thì những hạn chế về vật lý của cơ sở hạ tầng (cáp đồng) đã ảnh hưởng đến thiết kế của các tòa nhà, bao gồm đường đi và độ dài khay cáp. Do vậy, việc liên lạc với các đối tác xây dựng ở giai đoạn ban đầu rất cần thiết để giúp để xác định các ứng dụng thích hợp và tránh những bất ngờ trong giai đoạn xây dựng.

Tìm hiểu quy trình làm việc.

Trong thiết kế kỹ thuật chi tiết, việc xác định và hiểu biết các công việc cần thiết là một yếu tố quan trọng phải được thiết lập ngay từ đầu. Việc phân bổ thời gian và nguồn lực cho các workshop được yêu cầu để xác định các quy trình công việc thường có thể bị bỏ qua, dẫn đến nhiều giai đoạn được vội vã thông qua. Việc xác định các yêu cầu ở giai đoạn đầu sẽ đảm bảo các nhà cung cấp cung cấp các sản phẩm phù hợp nhất. Một hệ thống tích hợp chuyên nghiệp phải được quản lý nghiêm ngặt về cam kết rằng nhà cung cấp có thể đáp ứng yêu cầu. Không ai muốn trở thành một thành phần của một dự án khoa học với một điểm chết (deadline).

Khi tiến đến các cơ sở hạ tầng HD, các Đài Truyền hình thường tìm cách để giảm các chi phí hoạt động và tự động hóa nhiều giai đoạn của môi trường sản xuất. Tự động hóa không chỉ là bảo vệ hệ thống truyền dẫn phát sóng, mà còn ứng dụng trong các studio HD. Trong các dự án về studio gần đây, người ta thường quan tâm đến sự linh hoạt trong tự động hóa chỉ thông qua việc “ấn 1 nút nhấn” để tự động hóa dòng công việc. Ví dụ là sự chuyển đổi phòng điều khiển sản xuất. Điều này cho phép, trong vòng vài giây, các phòng điều khiển khác nhau được chuyển sang kiểm soát các studio khác nhau. Một ví dụ khác là quản lý việc phân bổ các nguồn lực phát sóng trong phòng tin tức. Phương tiện kỹ thuật sẵn có trong bất kỳ hệ thống tổng thể có thể được tự động phân bổ, cấu hình và thiết lập bởi một hệ thống tự động hóa, dẫn đến sự linh hoạt trong điều hành.


Các thách thức về âm thanh.

Nếu yêu cầu về băng thông cho HD video hiện đang là một thách thức, thì vấn đề về âm thanh cũng là một thách thức không kém, cho dù tốc độ dữ liệu của nó thấp hơn. Âm thanh đa kênh có thiết kế hệ thống riêng của nó, với định pha (phasing) và việc xử lý (processing) đều đang là chìa khóa để xử lý đa ngôn ngữ, mô tả âm thanh và các bàn trộn âm thanh thay thế.

Trong một chừng mực nào đó, cơ sở hạ tầng âm thanh đã trở nên đơn giản hơn, một phần tùy thuộc vào việc truyền âm thanh nhúng (embeddeb audio) và kết nối chính MADI (MADI trunking) (từ console đến các giao tiếp như TalkBack hoặc hệ thống liên lạc nội bộ (intercom), từ router đến console vv). AES audio được dùng cho kết nối cục bộ trong phòng điều khiển và phòng thiết bị. Tuy nhiên, âm thanh analog vẫn được dùng giữa các microphone và bộ khuếch đại, console và loa, và nó đóng vai trò như là một phương thức của kết nối I/O của hệ thống liên lạc nội bộ và và các thành phần RF. Âm thanh tương tự có thể được kết nối bằng kỹ thuật số tùy thuộc vào model của sản phẩm được sử dụng.

Mật độ các khung dây, jackfields và các bảng đầu cuối cũng giảm thiểu rất nhiều, nhưng công nghệ và các quy trình được yêu cầu để phân phối âm thanh và các kỹ năng liên quan đến sản xuất đã tăng lên theo cấp số nhân, mặc dù chi phí huấn luyện nhân sự cũng giảm xuống rõ rệt.

Cáp sợi cơ sở hạ tầng (fiber infrastructre cabling) không cần thiết trong các hệ thống âm thanh như đối với hệ thống video vì băng thông tương đối thấp. Nhiều sản phẩm cung cấp các giải pháp thay thế kết nối bằng cáp đồng (cáp đồng trục (coax) dùng cho MADI, Cat 5/6 dùng cho các mạng âm thanh) đối với chiều dài ngắn hơn, còn với cáp quang thì đây là một lựa chọn cho các ứng dụng có độ dài dài hơn.

Phòng điều khiển âm thanh thường được trang bị với quy mô lớn bàn trộn tín hiệu số hóa và hệ thống loa Dolby 5.1, nay đã trở thành tiêu chuẩn thông thường. Hãy lưu ý về vị trí của loa âm thanh vòm, theo khuyến nghị ITU, thường bị ảnh hưởng bởi các giới hạn vật lý của môi trường và vị trí của thiết bị giám sát tầm nhìn. Đối với hệ thống tích hợp, việc sử dụng các hệ thống giàn xây dựng trần nhà nhằm tối ưu hóa vị trí của các loa âm thanh vòm cho các vị trí kênh trung tâm.

Mạng máy tính.

Một khía cạnh quan trọng của bất kỳ hệ thống HD là thiết kế của cơ sở hạ tầng mạng IT và LAN. Việc tăng tốc độ dữ liệu HD trong một hệ thống làm việc dựa trên tập tin được khuyến khích tích hợp trong mạng IT trong nhà (in-house). Thời gian tiêu tốn cho thiết kế mạng và thiết kế lưu trữ là hoàn toàn phù hợp, nhất là khi nó làm cho giảm đáng kể lượng thời gian thực hiện trong tìm lỗi phức tạp. Các loại lỗi đôi khi có thể không dự đoán được do thiết kế và cấu hình mạng và lưu trữ không chính xác. Điều này có thể làm giảm niềm tin của người sử dụng ngay thời gian đầu trong điều hành một hệ thống mới.

Tất cả các chuyển động tập tin media đều thực thi qua mạng, từ ingest đến truyền tải, và duy trì nhiều quy trình công việc với nhau. Việc triển khai của hệ thống đa kênh HD có sử dụng các định dạng như DVC-PRO100 và IMX-50, với các quy trình công việc hỗ trợ, thì yêu cầu cơ sở hạ tầng mạng phải đạt mức thông lượng cao, tính sẵn có cao và độ trễ thấp.

Các phương pháp thiết kế mạng và mạng LAN truyền thống đều bị hạn chế sử dụng cho việc triển khai mạng như thế. Yêu cầu cho một mạng hỗ trợ cơ sở hạ tầng HD đa kênh như vậy có thể được coi là tương tự như của cơ sở hạ tầng của nhà cung cấp dịch vụ cỡ vừa. Các công nghệ 10GigE là thường dùng đối với các hệ thống mạng lõi (core network) như vậy, với tốc độ quang của mạng WAN lên đến 40Gb/s được triển khai chia trên nhiều địa điểm. Các yêu cầu cao như vậy là cần thiết để hỗ trợ các quy trình công việc phức tạp của các kênh, nơi mà việc chuyển tập tin qua mạng phải thực thi nhiều lần với tốc độ thời gian thực.

Tính sẵn có của các mạng như vậy cũng phải tương đương với phần còn lại của hệ thống. Nền tảng sẵn có cao, với các tính năng như các bộ điều khiển dự phòng và nguồn cung cấp dự phòng được sử dụng xuyên suốt, và các giao thức định tuyến và  giao thức mạng LAN được điều chỉnh để hỗ trợ cực kỳ nhanh chóng trong trường hợp có lỗi liên kết hay lỗi thiết bị.

 

Hệ thống an ninh.

Các mạng của các hệ thống như vậy không bị cô lập hoàn toàn với thế giới bên ngoài, và các yêu cầu về an ninh phải được đưa vào và phải được tích hợp hoàn toàn. Khi việc nhập liệu (dữ liệu file-based) hệ thống càng trở nên phổ biến hơn, và các yêu cầu đối với tính năng tăng nội dung người dùng tạo ra, thì công cụ dò tìm và kiểm tra giao thông mạng phải được yêu cầu để bảo vệ hệ thống từ các phần mềm độc hại, hay các virus máy tính có thể được chứa trong dữ liệu media như vậy.

Tương tự như vậy, mức độ an ninh mạng là cần thiết để ngăn chặn nội dung và media bị đánh cắp. Các giải pháp này được đưa cùng ra với yêu cầu về sự linh hoạt trong sản xuất HD hiện đại để đáp ứng về lưu thông thông, tính bảo mật người dùng…

Các quyết định khác cần phải được xem xét khi xây dựng một hệ thống HD bao gồm:

-    Đầu ra là SD hay HD? Lập kế hoạch cẩn thận nếu được, đặc biệt trong trường hợp yêu cầu phát simulcast SD/HD. Một số kênh có thể thích hợp cho thực hiện downconversioni , nhưng nhiều kênh sẽ yêu cầu song song full SD/HD, mà điều này chắc chắn sẽ có những ảnh hưởng lớn về chi phí.

-    Các giải pháp đối với tài nguyên SD là gì? Bị ngăn cản hay cho phép sau khi thực hiện upconversion? Bao nhiêu khách hàng muốn chi tiêu cho upconversionii, cho rằng tiền tương đương với chất lượng? Tài nguyên SD được chuyển đổi trong lúc ingest khi phát sóng (playout)? Nếu tất cả tài nguyên được upconverted khi ingest, điều này sẽ dẫn đến lưu trữ và thời gian truyền lớn hơn. Tuy nhiên, chất lượng nào là đáp ứng với thị trường mục tiêu?

-    Codec nào được sử dụng? Điều này có thể là một sự lựa chọn phức tạp dựa trên các yêu cầu về lưu trữ, yêu cầu về hiệu chỉnh, số lượng các kênh âm thanh và khả năng các hệ thống. Tốt hơn là tránh dẫn đến việc chuyển mã, khi đó nó đảm bảo hệ thống được xuyên suốt và giảm bớt các vấn đề phát sinh trong quy trình làm việc.

-    Codec được chọn có tương thích để hiệu chỉnh hay nó có thể được xử lý thông qua một chương trình nhúng (plug-in)?

-    Có bao nhiêu kênh âm thanh cần phải được hỗ trợ? Số lượng các kênh âm thanh yêu cầu cũng là một yếu tố quan trọng cần xem xét. Việc lựa chọn định dạng phụ đề và vị trí được chèn ở đâu trong chuỗi dữ liệu cũng cần phải quan tâm.

Hầu hết các phát triển công nghệ, bao gồm cả HD, mang nhiều ưu điểm cho người dùng cuối. Mặc dù vậy, theo quan điểm nhìn từ thiết kế hệ thống, thì các thách thức cũng tăng lên. Mặc dù có những lợi thế cho Đài Truyền hình và người dùng cuối, việc thiết kế của một hệ thống HD thực sự không dành cho kẻ nhút nhát.