Đồ Án Các chuẩn nén và ứng dụng truyền video trên mạng internet

TÓM TẮT NỘI DUNG

Trong kỹ thuật truyền hình, việc nén Video là một vấn đề qua trọng cho việc truyền tải các chương trình truyền hình. Và nó đã trở thành vấn đề nóng hổi khi truyền hình số ra đời, với tín hiệu Video sau khi số hoá (8 bít) có tốc độ bít bằng 216 Mbít/s, không thể truyền trên một kênh truyền hình thông thường nếu không được nén. Khi đó, chuẩn nén MPEG-2 với tốc độ mã hoá từ 4Mbít/s đến 30Mbít/s đã được đưa ra để thực hiện nhiệm vụ trên. Ngày nay, khi truyền hình trên mạng Internet được phát triển, chuẩn nén Video H.264/MPEG -4 Part 10 được đưa ra, với tốc độ mã hoá 1.5Mbít/s và có khả năng tương tác tới từng đối tượng , phù hợp với môi trường truyền tải trên mạng Internet hiện nay. Nghiên cứu các chuẩn nén MPEG (MPEG -1, MPEG -2, MPEG -4, MPEG -7) - được giới thiệu trong chương 1 và chương 2 và đặc biệt là chuẩn nén H.264/MPEG -4 Part 10 cho ứng dụng nén Video truyền trên mạng Internet- được giới thiệu trong chương 3. Chương 3 sẽ nói chi tiết cách mã hoá, giảimã video và các ưu việt của MPEG -4 Part 10 so với các chuẩn nén trước đó.


MỤC LỤC


LỜI CẢM ƠN .iii TÓM TẮT NỘI DUNG . iv
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT v
1. DANH SÁCH CÁC HÌNH vi
2. DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU . vi
LỜI MỞ ĐẦU . 1
Chương I: KHÁI QUÁT VỀ NÉN TÍN HIỆU VIDEO . 3
VÀ CHUẨN NÉN MPEG . 3
1.1. Mục đích nén Video 3
1.2. Chuẩn nén MPEG 4
1.2.1. Khái quát về nén MPEG . 4
1.2.2. Cấu trúc dòng bit MPEG video . 5
1.2.3. Các loại ảnh trong chuẩn MPEG : 7
1.2.4. Nguyên lý nén MPEG 8
1.2.5. Nguyên lý giải nén MPEG . 9
ChươngII: CÁC CHUẨN NÉN MPEG. 11
2.1 Chuẩn nén MPEG-1 . 11
2.1.1 Giới thiệu khái quát . 11
2.1.2 Định dạng trung gian SIF (Source Intermediate Format). 11
2.1.3 Cấu trúc dòng bít và các tham số của MPEG-1 14
2.2 Chuẩn nén MPEG-2 . 16
2.2.1 Giới thiệu về MPEG-2 16
2.2.2 Mã hoá và giải mã video . 16
2.2.3 Profiles và Levels . 18
2.2.4 MPEG -2 với phát sóng và sản xuất chương trình 21
2.3 Chuẩn nén MPEG-4 21
2.3.1 Khái quát về MPEG-4 21
2.3.2 Công nghệ mã hoá và giải mã video trong MPEG-4 . 22
2.3.3 Các Profiles và Levels trong chuẩn MPEG-4 24
2.4 Tiêu chuẩn MPEG-7 . 26
2.4.1 Giới thiệu về chuẩn MPEG-7 . 26
2.4.2 Đối tượng (Objectives) và cách miêu tả dữ liệu của MPEG -7. 27
2.4.3 Phạm vi ứng dụng của tiêu chuẩn MPEG-7 28
ChươngIII: CHUẨN NÉN VIDEO MPEG-4 VÀ ỨNG DỤNG TRONG TRUYỀN HÌNH TRÊN MẠNG INTERNET. 29
3.1 Giới thiệu tổng quan về truyền hình trên Internet . 29
3.2. Lựa chọn H.264/ MPEG -4 part 10 cho truyền hình trên mạng Internet 33
3.2.1 Giới thiệu chung về H.264 /MPEG-4 part 10 33
3.2.2 Tính kế thừa của chuẩn nén H.264/MPEG- 4 part 10 35
3.3. Tiêu chuẩn H.264/MPEG - 4 Part 10 . 35
3.3.1. Lớp trừu tượng mạng NAL (Network Abstaction Layer). 35
3.3.2. Các Profile và các Level 36
3.3.3. Kỹ thuật mã hoá video 39
3.3.3.2. Các ảnh và bù chuyển động dùng trong H264/MPEG Part 10 40
3.3.3.3. Xác định Vector chuyển động (Motion Estimation) 49
3.3.3.4. Nén video 51
3.3.3.5. Bộ lọc tách khối 55
3.3.4. Kỹ thuật giải mã video 57
3.3.4.1. Bù chuyển động . 57
3.3.4.2. Khôi phục lỗi (Error Resiliency) 57
3.3.5 So sánh hiệu quả mã hoá của H264/MPEG Part 10 với các tiêu chuẩn trước
đó 59
KẾT LUẬN 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO 63




LỜI MỞ ĐẦU


Truyền hình Việt Nam đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ truyền hình đen trắng, truyền hình màu và hiện nay truyền hình số đang phát triển mạnh mẽ trên tất cả mọi lĩnh vực: truyền hình cáp, truyền hình số mặt đất DVB-T, truyền hình số qua vệ tinh. Khi Internet phát triển mạnh và trở thành hệ thống có quy mô toàn cầu, trở nên phổ cập rất nhanh trong mọi lĩnh vực, bằng việc kết nối các chương trình hình với hệ thống viễn thông – Internet, một công nghệ truyền hình mới ra đời đó là truyền hình Internet.
Thực tế hiện nay, có rất nhiều hãng ở Việt Nam và trên thế giới đang cung cấp dịch vụ truyền hình trực tuyến (Online Television), khán giả chỉ cần truy cập vào địa chỉ Web- Site của nhà cung cấp dịch vụ là có thể xem trực tiếp các chương trình truyền hình theo thời thực real-time(còn gọi là phương thức Dowload and Play)hay có thể tải File các chương trình truyền hình về máy tính cá nhân (gọi là phương thức Dowload Stream-File).
Nói về kỹ thuật truyền hình thì có rất nhiều kỹ thuật như: kỹ thuật ghi hình, kỹ thuật dựng hình, các kỹ thuật nén Video, kỹ thuật truyền tải trong khuôn khổ bài luận văn này, em xin được tìm hiểu kỹ thuật nén Video. Vấn đề nén Video trong truyền hình không phải là một vấn đề mới mẻ. Với mỗi công nghệ truyền hình mới ra đời, sẽ có một công nghệ nén Video phù hợp. Nén Video từ những năm 1950 được thực hiện bằng công nghệ tương tự với tỷ số nén thấp. Ngày nay công nghệ nén đạt được hiệu quả cao hơn nhờ chuyển đổi tín hiệu Video từ tương tự sang số. Với đề tài “Các chuẩn nén và ứng dụng truyền Video trên mạng Internet”, mục đích của bài khoá luận của em là tìm hiểu một số các chuẩn nén MPEG ứng dụng nén video đã được sử dụng, đặc biệt là chuẩn nén H264/MPEG Part 10 . Nội dung của bài gồm 3 chương:
Chương 1: Lý do phải nén tín hiệu Video và nén MPEG (Moving Picture Expert Group) là nhóm chuyên gia về hình ảnh, với nhiệm vụ xây dựng tiêu chuẩn cho tín hiệu Audio và Video số. Trong việc nén video, MPEG đã đạt được một tỷ số nén tốt hơn so với các chuẩn nén trước đó như JPEG, M-JPEG, DV
Chương 2: Giới thiệu khái quát về các chuẩn nén mà nhóm MPEG đã xây dựng để nén video và lưu trữ. Trong đó, MPEG -1 với mục đích là mã hoá Video và âm thanh kèm theo trong các môi trường lưu trữ như đĩa CD-ROM, đĩa quang với tốc độ bít là 1.5 Mbit/s; MPEG -2 có kế thừa các tiêu chuẩn của MPEG -1 và mục đích nhằm hỗ trợ việc truyền Video số tốc độ bít trong khoảng 4 – 30 Mbít/s; sau đó khi
truyền hình Internet ra đời thì chuẩn nén tương ứng là MPEG -4 với nhiệm vụ nhằmphát triển các chuẩn xử lý, mã hoá và hiển thị ảnh động, audio và các tổ hợp của chúng. Còn MPEG -7 là một chuẩn dùng để mô tả nội dung Multimedia, chứ không phải là một chuẩn dùng để nén và mã hoá audio hay ảnh động như các chuẩn trước đó.
Chương 3: là nội dung chính của bài khoá luận. Em đã nghiên cứu và tìm hiểu kỹ thuật mã hoá Video/ ảnh động sử dụng chuẩn nén H.264/MPEG -4 Part 10 ứng dụng cho truyền hình trên mạng Internet . H264/MPEG Part 10 có nhiều ưu việt trong việc nén Video so với chuẩn MPEG-2 – đã rất thành công trong việc nén video trong truyền hình kỹ thuật số đã ra đời trước đó.
Phần cuối là phần kết luận, là phần tổng kết lại những gì mà em đã làm được trong bài khoá luận này. Đồng thời, Em cũng nêu lên một vài nhận định của mình vềhướng phát triển tiếp theo của đề tài.