Tài liệu Công nghệ sdtv, hdtv và thiết kế headend sd, hd

  • Số trang: 112 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 138 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 20010 tài liệu

Mô tả:

Công nghệ SDTV, HDTV và thiết kế headend SD, HD
Luaän vaên toát nghieäp -1- Thieát keá headend SD, HD Chöông 1: Toång quan veà truyeàn hình vaø chuaån MPEG 1. Lòch söû truyeàn hình Truyeàn hình, hay coøn ñöôïc goïi laø baùo hình, laø moät loaïi phöông tieän thoâng tin ñaïi chuùng hieän ñaïi, khoâng theå thieáu cuûa moät quoác gia. Noù laø moät phöông tieän hieäu quaû nhaát trong truyeàn baù thoâng tin, phuïc vuï toát nhieäm vuï chính trò, kinh teá, xaõ hoäi, … cuûa moät ñòa phöông hay moät quoác gia, phaùt trieån maïnh meõ treân quy moâ toaøn caàu, laø loaïi thoâng tin ñeán ñöôïc nhieàu ngöôøi nhaát. Truyeàn hình laø loaïi hình baùo chí truyeàn taûi noäi dung chuû yeáu baèng hình aûnh soáng ñoäng vaø caùc phöông tieän bieåu ñaït khaùc nhö lôøi noùi, chöõ vieát, hình aûnh, aâm thanh, ... truyeàn hình chính laø ngaønh coâng nghieäp ñöôïc phaùt trieån treân cô sôû caùc tieán boä veà coâng ngheä, thieát bò thu, phaùt, truyeàn daãn, tröôøng quay. 1.1 Quaù trình phaùt trieån cuûa truyeàn hình Truyeàn hình ra ñôøi trong nöûa ñaàu theá kyû XX, sau khi coù söï ra ñôøi cuûa tivi, caùc thieát bò truyeàn daãn, phaùt soùng vaø caùc tieán boä veà coâng ngheä. Sau nhieàu tieán boä khaùc nhau, naêm 1923, kyõ sö ngöôøi Scotland, oâng John Logie Baird ñaõ ñaêng kyù phaùt minh ra chieác maùy coù khaû naêng hieän hình aûnh nhaän töø nhöõng tín hieäu ñieän töø maø sau naøy chuùng ta goïi laø voâ tuyeán truyeàn hình (tivi). Töø khoaûng naêm 1932, haõng BBC cuûa Anh baét ñaàu phaùt caùc chöông trình truyeàn hình thöôøng kyø. Ngaøy nay, soùng truyeàn hình coù theå ñaït tôùi moïi nôi treân traùi ñaát qua traïm chuyeån tieáp, caùp truyeàn hình, veä tinh nhaân taïo vaø internet. Caùc chöông trình truyeàn hình, töø choã chæ phaùt baûn tin thoâ sô, ñaõ tieán boä daàn vôùi vieäc cho ra ñôøi haøng traêm loaïi hình chöông trình nhö caùc game show, truyeàn hình thöïc teá, phoûng vaán truyeàn hình, truyeàn hình theo yeâu caàu, ... Nhôø söï phaùt trieån cuûa khoa hoïc kyõ thuaät, maø coâng ngheä truyeàn hình ngaøy caøng hoaøn thieän veà maët kyõ thuaät cuõng nhö maët saûn xuaát chöông trình, töø luùc môùi ra ñôøi chæ laø truyeàn hình analog ñen traéng daàn phaùt trieån leân truyeàn hình maøu, roài truyeàn hình soá SDTV (truyeàn hình ñoä neùt chuaån) vaø HDTV (truyeàn hình ñoä neùt cao). 1.2 Caùc theá heä truyeàn hình Töø luùc ra ñôøi cho ñeán nay coâng ngheä truyeàn hình phaùt trieån moät caùch vöôït baäc giöõ moät vò trí quan troïng trong caùc lónh vöïc nhö: giaûi trí, kinh doanh, chính trò, thoâng tin, … coù nhieàu caùch phaân chia caùc theá heä truyeàn hình, neáu döïa vaøo coâng ngheä phaùt hình thì coù theå chia ra hai coâng ngheä truyeàn hình ñoù laø coâng ngheä soá vaø analog. Coøn neáu döïa vaøo coâng ngheä saûn xuaát tivi thì ta coù theå chia thaønh caùc loaïi nhö coâng ngheä GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp -2- Thieát keá headend SD, HD CRT, coâng ngheä LCD, coâng ngheä Plasma, coâng ngheä OLED, … coøn döïa vaøo maøu saéc cuûa hình aûnh thì phaân ra hai loaïi laø truyeàn hình ñen traéng vaø truyeàn hình maøu, coøn döïa vaøo moâi tröôøng truyeàn thì chia laøm hai loaïi laø truyeàn hình voâ tuyeán vaø truyeàn hình höõu tuyeán. ÔÛ ñaây chuùng ta seõ tìm hieåu kyõ hôn veà hai loaïi coâng ngheä naøy. 1.2.1 Truyeàn hình voâ tuyeán Truyeàn hình voâ tuyeán laø coâng ngheä truyeàn hình ñöôïc söû duïng roäng raõi töø laâu vaø vaãn toàn taïi cho ñeán ngaøy nay, vôùi öu ñieåm laø coù vuøng phuû soùng roäng, coù theå phuû soùng moät vuøng laõnh thoå roäng lôùn (tænh, thaønh phoá, quoác gia, …) nhôø caùc traïm trung chuyeån. Noù söû duïng soùng ñieän töø RF ñeå truyeàn tín hieäu truyeàn hình (hình aûnh, aâm thanh, …) töø ñaøi phaùt ñeán maùy thu (tivi) nhôø moâi tröôøng khoâng khí. Truyeàn hình voâ tuyeán ñöôïc phaân ra laøm nhieàu loaïi nhöng coù hai loaïi quan troïng nhaát ñöôïc söû duïng roäng raõi laø truyeàn hình maët ñaát vaø truyeàn hình veä tinh. Truyeàn hình voâ tuyeán chòu nhieàu can nhieãu cuûa moâi tröôøng vaø thôøi tieát nhö möa, saám seùt, caùc vaät caûn, … a) Truyeàn hình maët ñaát Truyeàn hình maët ñaát ñöôïc söû duïng ñeå phaùt soùng treân moät vuøng laõnh thoå töông ñoái roäng lôùn (moät tænh, thaønh phoá, moät khu vöïc, moät quoác gia), lôïi duïng söï phaûn xaï cuûa taàng ñieän li ñoái vôùi soùng RF baêng taàn VHF vaø UHF ñeå truyeàn hính hieäu ñi xa. Maùy thu (tivi) thu tín hieäu töø caùc ñaøi phaùt hay töø caùc traïm thu phaùt trung gian nhôø anten thu (chuû yeáu laø anten yagi). Taàn soá phaùt cuûa truyeàn hình maët ñaát chuû yeáu söû duïng baêng taàn VHF coù daûi taàn töø 30 MHz ÷ 300 MHz vaø baêng taàn UHF coù daûi taàn töø 300 MHz ÷ 1000 MHz Tín hieäu ñöôïc ñieàu cheá baèng phöông phaùp ñieàu cheá cuûa truyeàn hình veä tinh COFDM nhöng phaùt xuoáng maët ñaát. b) Truyeàn hình veä tinh Truyeàn hình veä tinh ñöôïc söû duïng ñeå phaùt soùng treân vuøng laõnh thoå raát roäng lôùn (moät quoác gia, moät chaâu luïc, toaøn caàu), lôïi duïng söï truyeàn thaúng cuûa taàn soá sieâu cao taàn qua taàng khí quyeån ñeå truyeàn tín hieäu töø maët ñaát ñeán veä tinh vaø töø veä tinh xuoáng maët ñaát söû duïng mode truyeàn baát ñoàng boä (ATM-Asynchronous Transfer Mode). Maùy thu (tivi) thu tín hieäu truyeàn hình tröïc tieáp töø veä tinh thoâng qua anten parabol, taàn soá thu phaùt cuûa truyeàn hình veä tinh chuû yeáu söû duïng baêng C coù daûi taàn töø 3 GHz – 4 GHz vaø baêng Ku coù daûi taàn töø 10 GHz – 12 GHz. Tín hieäu ñöôïc ñieàu cheá baèng phöông phaùp ñieàu cheá COFDM. GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp -3- Thieát keá headend SD, HD 1.2.2 Truyeàn hình höõu tuyeán Khaùc vôùi truyeàn hình voâ tuyeán, truyeàn hình höõu tuyeán chuû yeáu söû duïng daây caùp ñeå ñöa tín hieäu töø ñaøi phaùt ñeán maùy thu (tivi). Caùp ñöôïc söû duïng ôû ñaây laø caùp quang vaø caùp ñoàng truïc. Do tín hieäu ñöôïc truyeàn tröïc tieáp töø ñaøi phaùt ñeán maùy thu thoâng qua daây caùp neân tín hieäu ít bò aûnh höôûng bôûi moâi tröôøng beân ngoaøi. Vì theá tín hieäu thu ñöôïc töông ñoái toát, chaát löôïng töông ñoái cao. Tín hieäu soá truyeàn trong caùp chuû yeáu söû duïng caùc mode ñieàu cheá QAM (nhö: 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM, 128-QAM, 256-QAM). Söû duïng mode caøng cao thì truyeàn ñöôïc nhieàu chöông trình nhöng deã aûnh höôûng bôûi nhieãu. 2. Quaù trình hình thaønh vaø phaùt trieån truyeàn hình caùp Vieät Nam 2.1 Quaù trình hình thaønh Vôùi söï phaùt trieån veà kinh teá xaõ hoäi laøm cho cuoäc soáng ngöôøi daân ñang ngaøy caøng caûi thieän vaø taêng cao. Nhu caàu thuï höôûng caùc dòch vuï cao caáp cuõng taêng theo. Trong ñoù coù nhu caàu veà truyeàn hình – “moùn aên tinh thaàn” khoâng theå thieáu cuûa moïi ngöôøi daân. Töø caùch thöùc xem truyeàn hình thuï ñoäng, ngöôøi daân muoán mình chuû ñoäng hôn veà chöông trình truyeàn hình. Ñöùng tröôùc nhöõng nhu caàu ñoù truyeàn hình töông taùc ra ñôøi maø ñi tieân phong laø lónh vöïc truyeàn hình caùp. Dòch vuï truyeàn hình caùp ra ñôøi phuïc vuï nhu caàu thoâng tin giaûi trí ngaøy caøng taêng cao cuûa ngöôøi daân, maø lónh vöïc truyeàn hình thoâng thöôøng khoâng ñaùp öùng ñöôïc (nhö soá löôïng keânh nhieàu, coù keânh nöôùc ngoaøi, coù keânh chuyeân bieät, khoâng coù quaûng caùo, chaát löôïng chöông trình toát, oån ñònh, …). Dòch vuï truyeàn hình caùp Vieät Nam hình thaønh töø nhöõng naêm cuoái cuûa thaäp nieân 90 vaø phaùt trieån maïnh meõ vaøo caùc naêm gaàn ñaây. Ñaëc bieät laø ôû hai thaønh phoá lôùn laø Hoà Chí Minh vaø Haø Noäi, nhö trung taâm Dòch vuï Truyeàn hình caùp cuûa ñaøi Truyeàn hình Vieät Nam VCTV ra ñôøi vaøo naêm 1996 treân cô sôû cuûa trung taâm dòch vuï truyeàn hình MMDS, hay trung taâm Truyeàn hình caùp cuûa ñaøi Truyeàn hình thaønh phoá Hoà Chí Minh HTVC ra ñôøi naêm 2003. Töø luùc ra ñôøi truyeàn hình caùp söû duïng coâng ngheä analog hieän nay ñang daàn chuyeån sang soá vaø saép tôùi laø phaùt chöông trình HD. 2.2 Caùc nhaø cung caáp dòch vuï truyeàn hình caùp hieän nay Hieän nay, ôû Vieät Nam dòch vuï truyeàn hình caùp phuïc vuï chuû yeáu ôû Haø Noäi vaø thaønh phoá Hoà Chí Minh vaø caøng ngaøy ñöôïc môû roäng ra caùc vuøng laân caän chuû yeáu laø khu vöïc ñoâ thò, daân cö ñoâng ñuùc. Coù ba nhaø cung caáp dòch vuï truyeàn hình caùp chính: GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp -4- Thieát keá headend SD, HD  Trung taâm Dòch vuï Truyeàn hình caùp cuûa ñaøi Truyeàn hình thaønh phoá Hoà Chí Minh HTVC, hieän phaùt khoaûng 67 keânh truyeàn hình trong vaø ngoaøi nöôùc.  Trung taâm Dòch vuï Truyeàn hình caùp cuûa ñaøi Truyeàn hình Vieät Nam VCTV, hieän nay phaùt khoaûng 54 keânh truyeàn hình trong vaø ngoaøi nöôùc.  Coâng ty Truyeàn hình caùp SaigonTourist SCTV laø doanh nghieäp nhaø nöôùc lieân doanh giöõa ñaøi Truyeàn hình Vieät Nam vaø toång coâng ty Du lòch Saøi Goøn, hieän nay phaùt khoaûng 72 keânh truyeàn hình trong vaø ngoaøi nöôùc. Dòch vuï truyeàn hình caùp töø luùc ra ñôøi cho ñeán nay ñaõ coù nhöõng böôùc phaùt trieån khoâng ngöøng. Vôùi öu theá cuûa mình truyeàn hình caùp seõ caïnh tranh quyeát lieät vôùi caùc loaïi truyeàn hình khaùc ñeå môû roäng vaø phaùt trieån thò phaàn. 2.3 Lôïi ích cuûa dòch vuï truyeàn hình caùp Dòch vuï truyeàn hình caùp ra ñôøi mang laïi böôùc ñoät phaù môùi trong coâng ngheä truyeàn hình, laøm thay ñoåi quan nieäm veà lónh vöïc truyeàn hình (truyeàn hình baây giôø khoâng coøn laø truyeàn hình mieãn phí maø laø truyeàn hình coù thu phí). Truyeàn hình khoâng ñôn thuaàn laø giaûi trí, xem tin töùc nhö thoâng thöôøng nöõa maø noù coøn tích hôïp nhieàu tính naêng khaùc nöõa nhö: VoD -Video on Deman-truyeàn hình theo yeâu caàu, internet, mua saém qua maïng, … vôùi chaát löôïng cöïc toát vôùi hai coâng ngheä laø SDTV vaø HDTV. Dòch vuï truyeàn hình caùp ra ñôøi giuùp chuùng ta khoâng coøn thaáy caûnh treân caùc maùi nhaø chöùa ñaày caùc anten vöøa toán keùm vöøa maát myõ quan vaø coù theå xaûy ra nguy hieåm khi gaõy ngaõ anten vaøo muøa möa baõo. Vöøa qua Thuû töôùng Chính phuû ra quyeát ñònh soá 22/2009/QÑ-TTg baét buoäc caùc nhaø cung caáp dòch vuï truyeàn hình caùp ñeán naêm 2015 phaûi ngaàm hoaù taát caû caùc caùp truyeàn hình cuûa mình, taïo neân myõ quan cho ñoâ thò vaø an toaøn cho ngöôøi daân. Dòch truyeàn hình caùp ra ñôøi naêng chaát löôïng truyeàn hình leân taàm cao môùi. Chaát löôïng dòch vuï gaàn nhö hoaøn haûo phuïc vuï toát nhieäm vuï chính trò cuûa nhaø nöôùc, nhu caàu quaûng caùo cuûa doanh nghieäp cuõng nhö nhu caàu giaûi trí cuûa ngöôøi daân. Soá löôïng keânh nhieàu, noäi dung phong phuù, ña daïng, … Dòch vuï truyeàn hình caùp ra ñôøi ñang thaønh coâng röïc rôõ. Höùa heïn seõ taïo ra cuoäc chaïy ñua môùi trong coâng ngheä truyeàn hình, khieán caùc nhaø cung caáp dòch vuï truyeàn hình ñaàu tö, nghieân cöùu, khai thaùc caùc coâng ngheä môùi nhö truyeàn hình di ñoäng, IPTV, … taïo ra böôùc ñoät phaù trong coâng ngheä truyeàn hình, taïo neân söï ña daïng veà dòch vuï phuïc vuï thò hieáu ngaøy caøn g cao cuûa ngöôøi daân. Giuùp naâng cao ñôøi soáng vaên hoùa, tinh thaàn cho xaõ hoäi. GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp -5- Thieát keá headend SD, HD 3. Giôùi thieäu veà chuaån MPEG 3.1 Khaùi quaùt veà caùc tieâu chuaån neùn Caùc toå chöùc quoác teá ñaõ•tieâu toán haøng trieäu USD ñeå phaùt trieån caùc tieâu chuaån neùn. Nhö vaäy, coù theå thaáy caùc tieâu chuaån neùn laø caàn thieát. Hieåu moät caùch ñôn giaûn, tieâu chuaån neùn cuõng nhö ngoân ngöõ chính thoáng cuûa moät ñaát nöôùc. Quoác gia ñoù coù nhieàu daân toäc vôùi nhieàu ngoân ngöõ khaùc nhau, nhöng ñeå thuaän lôïi cho giao tieáp caàn coù moät ngoân ngöõ chính thoáng treân toaøn laõnh thoå. Nhö vaäy, chìa khoaù ôû ñaây laø “söï deã daøng trong giao tieáp”. Chuùng ta caàn caùc tieâu chuaån neùn ñeå thuaän tieän trao ñoåi giöõa caùc heä thoáng khaùc nhau. Vaäy taïi sao caàn coù nhieàu tieâu chuaån neùn? Bôûi vì chuùng ta coù nhieàu öùng duïng neân ñoøi hoûi nhieàu tieâu chuaån khaùc nhau. Khoâng coù baát kyø moät tieâu chuaån neùn naøo coù theå ñaùp öùng ñöôïc taát caû caùc yeâu caàu öùng duïng khaùc nhau. Caùc tieâu chuaån neùn goàm hai möùc: möùc quoác gia vaø möùc quoác teá.  ÔÛ möùc quoác gia: Coù ANSI (American National Standard Institute), AIIM (Association of Image and Information), taïi Canada coù toå chöùc tieâu chuaån cuûa Canada (Canadian Standards Association and the Standards Council of Canada).  ÔÛ möùc quoác teá: Coù ISO (International Standards Organization), IEC (International Electrotechnical Commission), ITU (International Telecommunication Union, CCITT) vaø moät soá toå chöùc khaùc. Caùc tieâu chuaån neùn vôùi öùng duïng cuûa chuùng ñöôïc khaùi quaùt trong baûng sau ñaây: Chuaån Phaïm vi öùng duïng CCITT T.4 Fax, aûnh döõ lieäu. CCITT T.6 Fax, aûnh döõ lieäu. JPEG AÛnh. JBIG Fax, aûnh döõ lieäu. CCITT H.261 Ñieän thoaïi hình. MPEG - 1 AÛnh, löu tröõ döõ lieäu soá (DSM). MPEG - 2 AÛnh, HDTV, DSM. MPEG - 4 Truyeàn thanh thoâng thöôøng, quaûng baù, caûm nhaän töø xa. Baûng 1.1: Caùc tieâu chuaån neùn vôùi caùc öùng duïng cuûa noù Trong soá ñoù, ñöôïc söû duïng phoå bieán vaø coù phaïm vi öùng duïng roäng raõi laø MPEG (Moving Pictures Experts Group). MPEG laø moät chuoãi caùc chuaån bao goàm: MPEG-1, MPEG-2 vaø MPEG-4. Trong ñoù MPEG-1 laø cô baûn. MPEG-2 vaø MPEG-4 laø söï phaùt trieån vaø môû roäng töø MPEG-1. GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp -6- Thieát keá headend SD, HD Hieäp hoäi Vieãn thoâng Quoác teá (ITU) vaø toå chöùc Tieâu chuaån Quoác teá/Uyû ban Kyõ thuaät Ñieän töû Quoác teá (ISO/IEC) laø hai toå chöùc phaùt trieån caùc tieâu chuaån maõ hoaù video. Theo ITU, caùc tieâu chuaån maõ hoaù video ñöôïc coi laø caùc khuyeán nghò goïi taét laø chuaån H.26x (H.261, H.262, vaø H.264). Vôùi tieâu chuaån ISO/IEC, chuùng ñöôïc goïi laø MPEG-x (nhö MPEG-1, MPEG-2 vaø MPEG-4). 3.2 Chuaån MPEG-2 MPEG-2 laø moät tieâu chuaån ñöôïc söû duïng roäng raõi trong kyõ thuaät truyeàn hình soá vaø kyõ thuaät video soá. MPEG-2 chia doøng tín hieäu thaønh hai loaïi laø doøng truyeàn taûi (TSTransport Stream) vaø doøng chöông trình (PS- Program Stream). MPEG-2 laø tieâu chuaån chung cho vieäc maõ hoaù audio vaø video. MPEG-2 ra ñôøi khaéc phuïc nhöõng thieáu soùt trong MPEG-1 nhö: heä thoáng neùn aâm thanh coù hieäu quaû keùm, thieáu tính linh hoaït (coù theå chaáp nhaän ñöôïc ít hôn caùc bieán theå cuûa loaïi goùi) khoâng hoã trôï caùch queùt xen keû. MPEG-2 neùn tín hieäu video vaø audio vôùi moät daûi toác ñoä bit töø 1,5 Mbps tôùi 60 Mbps. Tieâu chuaån naøy coøn ñöôïc goïi laø chuaån quoác teá ISO/IEC 13818, laø chuaån neùn aûnh ñoäng vaø aâm thanh. Noù cung caáp moät daûi caùc öùng duïng nhö: löu tröõ döõ lieäu soá, truyeàn hình quaûng baù vaø truyeàn thoâng. 3.2.1 Caùc phaàn cuûa MPEG-2 Phaàn 1 - Heä thoáng: Moâ taû caùch ñoàng boä, gheùp keânh video vaø audio. Coøn ñöôïc goïi laø ITU-T Rec. H.222.0. Phaàn 2 – Video: Maõ hoùa, neùn tín hieäu video (xen keû vaø lieân tuïc). Coøn ñöôïc goïi laø ITU-T Rec. H.262. Phaàn 3 – audio: Neùn, maõ hoùa caùc tín hieäu audio. Ña keânh–laø phaàn môû roäng cuûa MPEG-1 audio. Phaàn 4 : Moâ taû caùc thuû tuïc ñeå thöû nghieäm söï phuø hôïp. Phaàn 5 : Moâ taû cho caùc heä thoáng phaàn meàm moâ phoûng. Phaàn 6 : Môû roäng cho caùc moâ taû DSM-CC (löu tröõ kyõ thuaät soá vaø kieåm soaùt). Phaàn 7 : Advanced Audio Coding (AAC). Phaàn 8 : Phaàn môû roäng video 10 bit. ÖÙng duïng chính laø phoøng thu video. Phaàn 8 ñaõ ñöôïc thu hoài vì thieáu quan taâm bôûi tính coâng nghieäp. Phaàn 9 : Gia haïn thôøi gian thöïc cho caùc giao dieän. Phaàn 10 : Phuø hôïp phaàn môû roäng cho DSM-CC. Phaàn 11 : Quaûn lyù sôû höõu trí tueä (IPMP). GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp -7- Thieát keá headend SD, HD 3.2.2 Profiles vaø Levels MPEG - 2 video hoã trôï raát nhieàu öùng duïng töø thieát bò di ñoäng ñeå hieäu chænh chaát löôïng cao. Vieäc ñònh chuaån cho nhieàu öùng duïng khoù thöïc hieän vaø quaù toán keùm. Vì vaäy MPEG-2 hoã trôï caùc öùng duïng khaùc nhau thoâng qua ñònh nghóa Profiles vaø Levels. Profiles xaùc ñònh nhoùm caùc tính naêng nhö caùc thuaät toaùn neùn, ñònh daïng laáy maãu tín hieäu maøu thaønh phaàn, … Levels xaùc ñònh veà ñònh löôïng cuûa: toác ñoä bit cöïc ñaïi, kích thöôùc frame toái ña, … Caùc baûng döôùi ñaây toùm taét nhöõng quy ñònh veà caùc Profiles vaø Levels. MPEG-2 Levels Kyù hieäu LL ML H-14 HL Teân Toác ñoä frame (Hz) 23,976; Low 24; 25; Level 29,97; 30 23,976; Main 24; 25; Level 29,97; 30 High 1440 Ñoä phaân Ñoä phaân giaûi haøng giaûi coät toái ña toái ña Soá maãu cuûa tín hieäu Vmax choùi cöïc ñaïi (=ñoä trong roäng x chieàu ngang MP x toác ñoä frame) (Mbps) 352 288 3.041.280 576 10,368,000, ngoaïi tröø High profile, 14.475.600 cuûa 4:2:0 15 vaø 11.059.200 cuûa 4:2:2 1152 47,001,600, ngoaïi tröø trong High profile vôùi 4:2:0 laø 62.668.800 60 1152 62,668,800, ngoaøi tröø trong High profile vôùi 4:2:0, 83.558.400 80 720 23,976; 24; 25; 29,97; 30; 1440 50; 59,94; 60 23,976; 24; 25; High 29,97; 30; 1920 Level 50; 59,94; 60 4 Baûng 1.2: Caùc level GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp -8- Thieát keá headend SD, HD MPEG-2 Profiles Kyù hieäu Teân Kieåu maõ hoùa Tæ leä laáy maãu Tæ leä khuoân hình Modes scalable SP Simple profile I, P 4:2:0 4:3, hay 16:9 none MP Main profile I, P, B 4:2:0 4:3, hay 16:9 none SNR SNR Scalable profile I, P, B 4:2:0 4:3, hay 16:9 SNR (signal-tonoise ratio) Spatially Scalable profile I, P, B 4:2:0 4:3, hay16:9 SNR High profile I, P, B 4:2:2 hay 4:3, hay 4:2:0 16:9 Spatial HP SNR- or spatialscalable Baûng 1.3: Caùc profile 3.2.3 Caùc öùng duïng cuûa MPEG-2 a) DVD Caùc ñóa DVD söû duïng caùc tieâu chuaån MPEG-2/video, phaûi tuaân theo moät soá quy ñònh sau:  •Caùc ñoä phaân giaûi: + 720 × 480, 704 × 480, 352 × 480, 352 × 240 pixel (NTSC). + 720 × 576, 704 × 576, 352 × 576, 352 × 288 pixel (PAL).  •Tæ leä khuoâng hình: + 4:3. + 16:9.  Toác ñoä frame: + 29,97 frame/s (NTSC). + 25 frame/s (PAL).  •Toác ñoä bit cuûa audio, video: + Video ñænh 9,8 Mbps. GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp -9- Thieát keá headend SD, HD + Toång soá ñænh 10,08 Mbps. + Toái thieåu 300 Kbps.  •YUV: 4:2:0.  Hoä trôï caùc phuï ñeà.  Audio: + Linear Pulse Code Modulation (LPCM): 48 KHz hay 96 KHz; 16 - bit hoaëc 24-bit; leân ñeán saùu keânh (khoâng phaûi taát caû caùc keânh coù theå gheùp ñöôïc vôùi nhau, maø coøn phuï thuoäc vaøo toác ñoä bit). + MPEG Layer 2 (MP2): 48 KHz, leân tôùi 5.1 keânh (baát buoäc cho rieâng heä PAL). + Dolby Digital (DD, coøn ñöôïc goïi laø AC-3): 48 KHz, 32 - 448 Kbps, leân tôùi 5,1 keânh. + DTS-Digital Theater Systems (heä thoáng nhaø haùt soá): 754 Kbps hoaëc 1510 Kbps (khoâng baét buoäc ñoái vôùi ñaàu DVD). + NTSC DVD phaûi chöùa ít nhaát moät LPCM hoaëc Dolby Digital aâm thanh theo doõi. + PTZ DVD phaûi chöùa ít nhaát moät lôùp 2 MPEG, LPCM, hoaëc theo doõi caùc aâm thanh Dolby Digital.  GOP (Group of Pictures): + Header sequence phaûi ñöôïc trình baøy taïi ñaàu cuûa moãi nhoùm. + Giaù trò lôùn nhaát cuûa frame/GOP: 18 (NTSC), 15 (PAL) töùc laø 0,6 giaây caû hai. b) Chuaån DVB ÖÙng duïng cuï theå caùc quy ñònh cuûa MPEG-2 video trong tieâu chuaån DVB:  Tieâu chuaån SDTV: + 720, 640, 544, 480 hoaëc 352×480 pixel, 24/1,001, 24, 30/1,001 hay 30 khung/s. + 352 × 240 pixel, 24/1,001, 24, 30/1,001 hay 30 khung/s. + 720, 704, 544, 480 hoaëc 352 × 576 pixel, 25 khung/s. + 352 × 288 pixel, 25 khung/s.  Tieâu chuaån HDTV: + 720 x 576 x 50 khung/s queùt lieân tuïc (576p50). + 1280 x 720 x 25 hoaëc 50 khung/s queùt lieân tuïc (720p50). + 1440 hay 1920 x 1080 x 25 khung/s queùt lieân tuïc (1080p25). + 1440 hay 1920 x 1080 x 25 khung/s queùt xen keõ (1080i25). + 1920 x 1080 x 50 khung/s queùt lieân tuïc (1080p50). GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp - 10 - Thieát keá headend SD, HD c) Chuaån ATSC vaø ISDB-T Caùc tieâu chuaån ATSC A/53, ñöôïc söû duïng taïi Myõ, söû duïng MPEG-2 video MP@ HL, vôùi caùc quy ñònh nhö sau:  Toác ñoä toái ña cuûa doøng video MPEG-2 laø 19,4 Mbps cho phaùt soùng truyeàn hình, vaø 38,8 Mbps cho caùc cheá ñoä “high-data-rate” (ví duï nhö: truyeàn hình caùp).  Soá löôïng doøng ñeäm MPEG-2 ñöôïc yeâu caàu ôû phía giaûi maõ phaûi nhoû hôn hoaëc baèng 999.424 byte.  Caùc doøng phaûi bao goàm caùc pheùp ño thoâng tin (ñöôøng cong gamma, söû duïng caùc giaù trò maøu RGB, vaø caùc moái quan heä giöõa RGB vaø YCBCR).  Video ñöôïc laáy maãu 4:2:0 (maøu thaønh baèng 1/2 cuûa luma ngang vaø baèng 1/2 cuûa luma doïc). Ñoä phaân giaûi, tyû leä khuoâng hình, vaø toác ñoä frame/ field cuûa video:  1920 × 1080 pixel (16:9), taïi 30p, 29,97p, 24p, 23,98p, 30i, hoaëc 29,97i.  1280 × 720 pixel (16:9), taïi 60p, 59,94p, 30p, 29,97p, 24p, hoaëc 23,98p.  704 × 480 pixel (hoaëc 4:3 hoaëc 16:9), taïi 60p, 59,94p, 30p, 29,97p, 24p, 23,98p, 30i, hoaëc 29.97i.  640 ×480 pixel (4:3), taïi 60p, 59,94p, 30p, 29,97p, 24p, 23,98p, 30i, hoaëc 29,97i. 3.3 Tieâu chuaån MPEG-4 3.3.1 Khaùi quaùt veà MPEG-4 Keå töø khi môùi xuaát hieän vaøo ñaàu nhöõng naêm 90, chuaån MPEG-2 ñaõ hoaøn toaøn thoáng lónh theá giôùi truyeàn thoâng. Cuõng trong thaäp kyû naøy, chuaån neùn MPEG-2 ñaõ ñöôïc caûi tieán veà nhieàu maët. Giôø ñaây noù coù toác ñoä bit thaáp hôn vaø vieäc öùng duïng noù ñöôïc môû roäng hôn nhôø coù caùc kyõ thuaät nhö ñoaùn chuyeån ñoäng, tieàn xöû lyù, xöû lyù ñoái ngaãu vaø phaân boå toác ñoä bit tuøy theo tình huoáng thoâng qua gheùp keânh. Tuy nhieân, chuaån neùn MPEG-2 cuõng khoâng theå ñöôïc phaùt trieån moät caùch voâ haïn ñònh. Thöïc teá hieän nay cho thaáy chuaån neùn naøy ñaõ ñaït ñeán heát giôùi haïn öùng duïng cuûa mình trong lónh vöïc truyeàn hình vaø löu tröõ video soá. Beân caïnh ñoù, nhu caàu neùn video laïi ñang ngaøy moät taêng cao keøm theo söï phaùt trieån maïnh meõ cuûa maïng IP maø tieâu bieåu laø maïng internet vaø coâng ngheä truyeàn hình HDTV. Khoái löôïng noäi dung maø caùc coâng ty truyeàn thoâng cuõng nhö caùc nhaø cung caáp dòch vuï thoâng tin ngaøy caøng lôùn, ngoaøi ra hoï coøn coù theå cung caáp nhieàu dòch vuï theo yeâu caàu thoâng qua heä thoáng caùp, veä tinh vaø caùc haï taàng vieãn thoâng ñaëc bieät laø maïng internet. Caùc tieâu chuaån maõ hoaù video ra ñôøi vaø phaùt trieån vôùi muïc tieâu cung caáp caùc phöông tieän caàn thieát ñeå taïo ra söï thoáng nhaát giöõa caùc heä thoáng ñöôïc thieát keá bôûi GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp - 11 - Thieát keá headend SD, HD nhöõng nhaø saûn xuaát khaùc nhau ñoái vôùi moïi loaïi öùng duïng video; Nhôø vaäy thò tröôøng video coù ñieàu kieän taêng tröôûng maïnh. Chính vì lyù do naøy neân nhöõng ngöôøi söû duïng boä giaûi maõ caàn coù moät chuaån neùn môùi ñeå ñi tieáp chaëng ñöôøng maø MPEG-2 ñaõ boû dôû. Vaø MPEG-4 ñaõ ra ñôøi. MPEG-4 laø moät taäp hôïp caùc phöông phaùp neùn audio, video (AV) vaø döõ lieäu kyõ thuaät soá. Noù ñaõ ñöôïc giôùi thieäu vaøo cuoái 1998 vaø coøn coù teân goïi khaùc laø tieâu chuaån ISO/IEC 14496, hay H.264. Söû duïng neùn AV, döõ lieäu cho trang web vaø löu tröõ ñóa CD, voice (ñieän thoaïi, videophone) vaø phaùt soùng truyeàn hình. MPEG-4 haáp thuï raát nhieàu caùc tính naêng cuûa MPEG-1 vaø MPEG-2 vaø caùc tieâu chuaån khaùc coù lieân quan, boå sung caùc tính naêng môùi (môû roäng) nhö VRML hoã trôï cho bieåu dieãn 3D, ña hôïp höôùng ñoái töôïng (bao goàm caû audio, video vaø caùc ñoái töôïng VRML). Ban ñaàu, muïc tieâu chuû yeáu MPEG-4 laø truyeàn video vôùi toác ñoä bit thaáp, tuy nhieân sau ñoù phaïm vi cuûa noù ñaõ ñöôïc môû roäng hôn nöõa cuûa moät tieâu chuaån maõ hoùa ña phöông tieän MPEG-4 söû duïng hieäu quaû treân nhieàu loaïi toác ñoä bit khaùc nhau, töø moät vaøi Kbps ñeán haøng chuïc Mbps. MPEG-4 cung caáp nhöõng chöùc naêng sau ñaây:  Caûi thieän hieäu quaû maõ hoùa.  Khaû naêng maõ hoùa nhieàu loaïi döõ lieäu (video, aâm thanh, lôøi noùi).  Khaû naêng söõa loãi cho pheùp truyeàn toát hôn.  Khaû naêng töông taùc vôùi caùc thieát bò nghe nhìn ôû phía thu. 3.3.2 Caùc phaàn trong MPEG-4 MPEG-4 bao goàm nhieàu phaàn, moãi phaàn coù nhieàu “Profiles” vaø “levels” Phaàn Teân khaùc Kieåu Moâ taû Phaàn 1 ISO/IEC 14496-1 Systems Moâ taû ñoàng boä hoùa vaø gheùp keânh video vaø audio. Phaàn 2 ISO/IEC 14496-2 Visual Neùn maõ hoùa döõ lieäu hình aûnh Phaàn 3 ISO/IEC 14496-3 Audio Neùn vaø maõ hoùa audio Phaàn 4 ISO/IEC 14496-4 Conformance Moâ taû caùc thuû tuïc ñeå thöû nghieäm söï phuø hôïp caùc phaàn khaùc cuûa tieâu chuaån. Phaàn 5 ISO/IEC Reference Software Cung caáp phaàn meàm ñeå chöùng GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp - 12 - Thieát keá headend SD, HD 14496-5 minh vaø laøm roõ caùc phaàn khaùc cuûa tieâu chuaån. Phaàn 6 ISO/IEC 14496-6 Delivery Multimedia Integration Framework (DMIF). Phaàn 7 ISO/IEC 14496-7 Optimized Reference Software Cung caáp caùc ví duï veà vieäc laøm theá naøo ñeå trieån khai thöïc hieän caùc caûi tieán Phaàn 8 ISO/IEC 14496-8 Carriage on IP networks Xaùc ñònh moät phöông phaùp mang noäi dung MPEG-4 treân maïng IP. Phaàn 9 ISO/IEC 14496-9 Cung caáp thieát keá phaàn cöùng daønh cho chöùng minh laøm theá naøo Reference Hardware ñeå thöïc hieän caùc phaàn khaùc cuûa tieâu chuaån. Phaàn 10 ISO/IEC Advanced Video 14496-10 Coding (AVC) Maõ hoùa tín hieäu video Phaàn 11 Scene description ISO/IEC and Application 14496-11 engine("BIFS") Coù theå ñöôïc söû duïng cho nhieàu noäi dung töông taùc vôùi nhieàu profiles, bao goàm caû caùc phieân baûn 2D vaø 3D. Phaàn 12 ISO/IEC ISO Base Media File Ñònh daïng taäp tin cho caùc phöông 14496-12 Format tieän löu tröõ. Phaàn 13 Intellectual Property ISO/IEC Management and 14496-13 Protection (IPMP) Extensions. Phaàn 14 Caùc thieát keá ñeå chöùa noäi dung taäp ISO/IEC MPEG-4 File Format tin ñònh daïng MPEG-4, maø laø döïa 14496-14 treân Phaàn 12. Phaàn 15 ISO/IEC AVC File Format 14496-15 Ñeå löu tröõ video cuûa phaàn 10 döïa treân Phaàn 12. Phaàn 16 Animation ISO/IEC Framework 14496-16 eXtension (AFX). Chöa hoaøn thaønh Phaàn 17 ISO/IEC Chöa ñöôïc hoaøn thaønh Timed Text subtitle GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp - 13 - Thieát keá headend SD, HD 14496-17 format. Phaàn 18 Font Compression ISO/IEC and Streaming (for 14496-18 OpenType fonts). Chöa ñöôïc hoaøn thaønh Phaàn 19 ISO/IEC Synthesized Texture 14496-19 Stream. Chöa hoaøn thaønh Phaàn 20 Lightweight ISO/IEC Application Scene 14496-20 Representation (LASeR). Chöa ñöôïc hoaøn thaønh Phaàn 21 MPEG-J Graphical ISO/IEC Framework Xtension Chöa ñöôïc hoaøn thaønh 14496-21 (GFX) Phaàn 22 Open Font Format ISO/IEC Specification (OFFS) Chöa ñöôïc hoaøn thaønh 14496-22 based on OpenType Phaàn 23 Symbolic Music ISO/IEC Representation 14496-23 (SMR) Chöa ñöôïc hoaøn thaønh Baûng 1.4: Caùc phaàn cuûa MPEG-4 Trong caùc phaàn cuûa MPEG-4 coù phaàn 10 laø töông ñoái quan troïng vì noù quy ñònh caùc caùch thöùc neùn video, sau ñaây ta tìm hieåu veà phaàn naøy. 3.3.3 Tìm hieåu veà MPEG-4 phaàn 10 a) Giôùi thieäu chung Nhöõng khuyeán nghò cuûa ITU ñöôïc thieát keá daønh cho caùc öùng duïng video truyeàn thoâng thôøi gian thöïc nhö truyeàn hình hoäi nghò hay videophone. Maët khaùc, nhöõng tieâu chuaån MPEG ñöôïc thieát keá höôùng tôùi muïc tieâu löu tröõ video chaúng haïn nhö treân ñóa quang DVD, quaûng baù video soá treân maïng caùp, ñöôøng truyeàn soá DSL, truyeàn hình veä tinh hay nhöõng öùng duïng truyeàn doøng video treân maïng internet hoaëc thoâng qua maïng khoâng daây (wireless). Vôùi ñoái töôïng ñeå truyeàn daãn video HD thì öùng cöû vieân haøng ñaàu laø chuaån neùn MPEG-4 AVC, coøn ñöôïc goïi laø H.264, MPEG-4 phaàn 10, H.26L hoaëc JVT. b) Caùc Profile vaø lelves cuûa H.264 (MPEG-4 AVC) GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp - 14 - Thieát keá headend SD, HD  Profile coù nhieàu phaàn ñeå phuø hôïp vôùi caùc öùng duïng khaùc nhau: Constrained Baseline Profile (CBP): Ñöôïc söû duïng chuû yeáu trong caùc öùng duïng thaáp. Profile naøy ñöôïc söû duïng roäng raõi trong caùc öùng duïng di ñoäng vaø truyeàn hình hoäi nghò. Noù töông öùng vôùi caùc tính naêng cuûa caùc nhoùm Baseline, Main, vaø High Profiles. + Baseline Profile (BP): Chuû yeáu cho caùc öùng duïng giaù reû vôùi taøi nguyeân ñieän toaùn haïn cheá, Profile naøy seõ ñöôïc söû duïng roäng raõi trong caùc öùng duïng di ñoäng vaø truyeàn hình hoäi nghò. + Main Profile (MP): Ban ñaàu noù ñöôïc söû duïng cho truyeàn hình quaûng baù. Profile naøy thaät söï phai nhaït tröôùc söï xuaát hieän cuûa High profile. + Extended Profile (XP): Profile naøy ñònh daïng doøng video, vaø khaû naêng neùn töông ñoái cao vaø boå sung moät soá caùc thuû thuaät baûo veä choáng maát döõ lieäu vaø chuyeån maïch luoàng maùy chuû. + High Profile (HiP): Profile naøy öùng duïng chính cho truyeàn hình quaûng baù ñaëc bieät laø caùc öùng duïng HDTV vaø vieäc löu tröõ nhö ñóa HD DVD vaø Blu-ray. + High 10 Profile (Hi10P): Profile naøy laø söï phaùt trieån cuûa HiP vôùi soá bit maõ hoùa vaø löôïng töû laø 10 bit (HiP 8 bit). + High 4:2:2 Profile (Hi422P): Profile naøy xöû lyù tín hieäu video moät caùch chuyeân nghieäp, profile naøy ñöôïc xaây döïng treân Hi10P hoã trôï theâm ñònh daïng 4:2:2, söû duïng 10 bit cho maõ hoùa vaø löôïng töû. + High 4:4:4 Predictive Profile: Profile naøy phaùt trieån döïa treân Hi422P hoã trôï ñònh daïng 4:4:4, söû duïng 14 bit cho vieäc maõ hoùa vaø löôïng töû. + CB P Baseline Extended Main High High 10 High High 4:4:4 4:2:2 Predictive Slices I vaø P Ye s Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Slices B No No Yes Yes Yes Yes Yes Yes Slices SI vaø SP No No Yes No No No No No Frames tham chieáu Ye s Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes In-Loop Deblocking Filter Ye s Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp - 15 - Thieát keá headend SD, HD CAVLC Entropy Ye Coding s Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes CABAC Entropy No Coding No No Yes Yes Yes Yes Yes Flexible Macroblock No Ordering (FMO) 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, No MBAFF) No Yes Yes Yes Yes Yes Yes Heä soá maøu 4:2:0 Ye s Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Heä soá maøu ñôn saéc (4:0:0) No No No No Yes Yes Yes Yes Heä soá maøu 4:2:2 No No No No No No Yes Yes Heä soá maøu 4:4:4 No No No No No No No Yes Ye s Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Laáy maãu 9 vaø 10 No No No No No Yes Yes Yes Laáy maãu 8 Bit Laáy maãu töø 11 ñeán 14 Bit No No No No No No No Yes Bieán ñoåi thích nghi 8x8 vaø 4x4 No No No No Yes Yes Yes Yes Quantization No Scaling Matrices No No No Yes Yes Yes Yes Ñieàu kieån rieâng Cb vaø Cr No No No No Yes Yes Yes Yes Maõ hoùa maøu rieâng bieät No No No No No No No Yes GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp - 16 - Thieát keá headend SD, HD Maõ hoùa döï ñoaùn No khoâng toån hao No No No No No No Yes Baûng 1.5: Caùc tham soá cuûa profile  Levels: Kích Vmax Vmax cuûa Vmax Vmax Caùc ví duï veà ñoä phaân Soá MB thöôùc Baseline, High 4:2:2 Soá cuûa cuûa giaûi cao @ khung max/ khung Extended and High High 10 (löu tröõ khung toái ña) level giaây max and Main High 4:4:4 Profile Profile trong levels (MB) Profiles Predictive 1 1485 99 64 Kbps 80 Kbps 192 Kbps 256 Kbps 1b 1485 99 128 Kbps 160 Kbps 384 Kbps 512 Kbps 396 192 Kbps 240 Kbps 576 Kbps 68 Kbps 1,1 3000 128x96@30.9 (8) 176x144@15.0 (4) 128x96@30.9 (8) 176x144@15.0 (4) 176x144@30.3 (9) 320x240@10.0 (3) 352x288@7.5 (2) 1,2 6000 396 384 Kbps 480 Kbps 1152 Kbps 1536 Kbps 320x240@20.0 (7) 1,3 11880 396 768 Kbps 960 Kbps 2304 Kbps 3072 Kbps 320x240@36.0 (7) 2 11880 396 2 Mbps 2,5 Mbps 6 Mbps 8 Mbp 2,1 19800 792 4 Mbps 5 Mbps 12 Mbps 16 Mbps 352x288@15.2 (6) 352x288@30.0 (6) 320x240@36.0 (7) 352x288@30.0 (6) 352x480@30.0 (7) 352x576@25.0 (6) 52x480@30.7 (10) 2,2 3 20250 40500 1620 1620 4 Mbps 10 Mbps 5 Mbps 12,5 Mbps 12 Mbps 30 Mbps 16 Mbps 40 Mbps 352x576@25.6 (7) 720x480@15.0 (6) 720x576@12.5 (5) 352x480@61.4 (12) 352x576@51.1 (10) 720x480@30.0 (6) 720x576@25.0 (5) 3,1 108000 3600 14 Mbps GVHD: ThS. Phan Thanh 17,5 Mbps 42 Mbps 56 Mbps 720x480@80.0 (13) 720x576@66.7 (11) SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp - 17 - Thieát keá headend SD, HD 1280x720@30.0 (5) 3,2 4 4,1 4,2 216000 245760 245760 522240 5120 8192 8192 8704 20 Mbps 25 Mbps 60 Mbps 20 Mbps 25 Mbps 60 Mbps 80 Mbps 62,5 Mbps 150 Mbps 200 Mbps 62,5 Mbps 150 Mbps 200 Mbps 50 Mbps 50 Mbps 80 Mbps 1280x720@60.0 (5) 1280x1024@42.2 (4) 1280x720@68.3 (9) 1920x1080@30.1 (4) 2048x1024@30.0 (4) 1280720@68.3 (9) 1920x1080@30.1 (4) 2048x1024@30.0 (4) 1920x1080@64.0 (4) 2048x1080@60.0 (4) 1920x1080@72.3(13) 5 589824 135 Mbps 22080 168,7 Mbps 405 Mbps 540 Mbps 2048x1024@72.0(13) 2048x1080@67.8(12) 2560x1920@30.7 (5) 3680x1536@26.7 (5) 5,1 83040 240 Mbps 36864 300 Mbps 720 Mbps 1920x1080@120.5(16) 960 Mbps 4096x2048@30.0 (5) 4096x2304@26.7 (5) Baûng 1.6: Caùc tham soá cuûa level Vmax: Laø toác ñoä bit cöïc ñaïi cuûa tín hieäu video c) Tính keá thöøa cuûa chuaån neùn H.264 (MPEG-4 AVC) Muïc tieâu chính cuûa chuaån neùn H.264 ñang phaùt trieån nhaèm cung caáp video coù chaát löôïng toát hôn nhieàu so vôùi nhöõng chuaån neùn video tröôùc ñaây. Ñieàu naøy coù theå ñaït ñöôïc nhôø söï keá thöøa caùc lôïi ñieåm cuûa caùc chuaån neùn video tröôùc ñaây. Khoâng chæ theá, chuaån neùn H.264 coøn keá thöøa phaàn lôùn lôïi ñieåm cuûa caùc tieâu chuaån tröôùc ñoù laø H.262 (MPEG-2) bao goàm 4 ñaëc ñieåm chính nhö sau:  Phaân chia moãi hình aûnh thaønh caùc Block (bao goàm nhieàu ñieåm aûnh), do vaäy quaù trình xöû lyù töøng aûnh coù theå ñöôïc tieáp caän tôùi möùc Block.  Khai thaùc trieät ñeå söï dö thöøa veà maët khoâng gian toàn taïi giöõa caùc hình aûnh lieân tieáp bôûi moät vaøi maõ cuûa nhöõng Block goác thoâng qua döï ñoaùn veà khoâng gian, pheùp bieán ñoåi, quaù trình löôïng töû vaø maõ hoaù Entropy (hay maõ coù ñoä daøi thay ñoåi VLC).  Khai thaùc söï phuï thuoäc taïm thôøi cuûa caùc Block cuûa caùc hình aûnh lieân tieáp bôûi vaäy chæ caàn maõ hoaù nhöõng chi tieát thay ñoåi giöõa caùc aûnh lieân tieáp. Vieäc naøy ñöôïc GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp - 18 - Thieát keá headend SD, HD thöïc hieän thoâng qua döï ñoaùn vaø buø chuyeån ñoäng. Vôùi baát kyø Block naøo cuõng coù theå ñöôïc thöïc hieän töø moät hoaëc vaøi aûnh maõ hoaù tröôùc ñoù hay aûnh ñöôïc maõ hoaù sau ñoù ñeå quyeát ñònh vector chuyeån ñoäng, caùc vector naøy ñöôïc söû duïng trong boä maõ hoaù vaø giaûi maõ ñeå döï ñoaùn caùc loaïi Block.  Khai thaùc taát caû söï dö thöøa veà khoâng gian coøn laïi trong aûnh baèng vieäc maõ caùc block dö thöøa. Ví duï nhö söï khaùc bieät giöõa block goác vaø block döï ñoaùn seõ ñöôïc maõ hoaù thoâng qua quaù trình bieán ñoåi, löôïng töû hoaù vaø maõ hoaù Entropy. d) Cô cheá neùn aûnh cuûa H.264 (MPEG-4 AVC) Vôùi chuaån neùn H264, moãi hình aûnh ñöôïc phaân chia thaønh nhieàu block, moãi block töông öùng vôùi moät soá löôïng nhaát ñònh caùc MacroBlock. Ví duï moät hình aûnh coù ñoä phaân giaûi QCIF (töông ñöông vôùi soá löôïng ñieåm aûnh 176x144) seõ ñöôïc chia thaønh 99 MacroBlock vôùi kích côõ 16x16. Moät söï phaân ñoaïn caùc MacroBlock töông töï ñöôïc söû duïng caùc kích côõ aûnh khaùc. Thaønh phaàn choùi cuûa aûnh ñöôïc laáy maãu töông öùng vôùi ñoä phaân giaûi cuûa aûnh ñoù, trong khi ñoù thaønh phaàn maøu CR vaø CB ñöôïc laáy maãu vôùi taàn soá thaáp hôn theo 2 chieàu ngang vaø doïc. Theâm vaøo ñoù moãi hình aûnh coù theå ñöôïc phaân thaønh soá nguyeân laàn caùc laùt (slice), vieäc naøy raát coù giaù trò cho vieäc taùi ñoàng boä trong tröôøng hôïp loãi döõ lieäu.  Giaûm bôùt ñoä dö thöøa: Cuõng gioáng nhö caùc boä giaûi maõ khaùc, H.264 neùn video baèng caùch giaûm bôùt ñoä dö thöøa caû veà khoâng gian vaø thôøi gian trong hình aûnh. Nhöõng dö thöøa veà maët thôøi gian laø nhöõng hình aûnh gioáng nhau laëp ñi laëp laïi töø khung (frame) naøy sang khung khaùc, ví duï nhö phaàn phoâng neàn khoâng chuyeån ñoäng cuûa moät chöông trình ñoái thoaïi treân truyeàn hình. Dö thöøa veà khoâng gian laø nhöõng chi tieát gioáng nhau xuaát hieän trong cuøng moät khung, ví duï nhö nhieàu ñieåm aûnh gioáng nhau taïo thaønh moät baàu trôøi xanh.  Choïn cheá ñoä, phaân chia vaø cheá ngöï: Boä laäp giaûi maõ baét ñaàu baèng vieäc quyeát ñònh loaïi khung caàn neùn taïi moät thôøi ñieåm nhaát ñònh vaø choïn cheá ñoä maõ hoaù phuø hôïp. Cheá ñoä “Intra” taïo ra aûnh “I”, trong khi cheá ñoä “Inter” taïo ra khung “P” hoaëc “B". Sau ñoù, boä maõ hoaù seõ chia aûnh thaønh haøng traêm haøng vaø coät caùc ñieåm aûnh cuûa aûnh video soá chöa neùn thaønh caùc khoái nhoû hôn, moãi khoái coù chöùa moät vaøi haøng vaø coät ñieåm aûnh.  Neùn theo mieàn thôøi gian: Khi boä maõ hoaù ñang hoaït ñoäng ôû cheá ñoä “giöõa khoái” (inter), khoái naøy seõ phaûi qua coâng ñoaïn hieäu chænh chuyeån ñoäng. Quaù trình naøy seõ phaùt hieän ra baát kyø chuyeån ñoäng naøo dieãn ra giöõa khoái ñoù vaø moät khoái töông öùng ôû moät hoaëc hôn moät aûnh tham chieáu ñaõ ñöôïc löu tröõ töø tröôùc, sau ñoù taïo ra moät khoái “cheânh leäch” hoaëc “loãi”. Thao taùc naøy seõ giaûm bôùt döõ lieäu trong moãi block moät caùch hieäu quaû do chæ phaûi trình baøy chuyeån ñoäng cuûa noù maø thoâi. Tieáp ñeán laø coâng ñoaïn bieán ñoåi coâsin rôøi raïc (DCT-Discrete Cosine Transform) ñeå baét ñaàu neùn GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp - 19 - Thieát keá headend SD, HD theo mieàn khoâng gian. Khi boä maõ hoaù hoaït ñoäng ôû cheá ñoä “trong khoái” (intra), khoái naøy seõ boû qua coâng ñoaïn hieäu chænh chuyeån ñoäng vaø tôùi thaúng coâng ñoaïn DCT.  Neùn theo mieàn khoâng gian: Caùc khoái thöôøng coù chöùa caùc ñieåm aûnh töông töï hoaëc thaäm chí gioáng heät nhau. Trong nhieàu tröôøng hôïp, caùc ñieåm aûnh thöôøng khoâng thay ñoåi maáy (neáu coù). Nhö vaäy coù nghóa laø taàn soá thay ñoåi giaù trò ñieåm aûnh trong khoái naøy laø raát thaáp. Nhöõng khoái nhö theá ñöôïc goïi laø khoái coù taàn soá khoâng gian thaáp. Boä laäp maõ lôïi duïng ñaëc ñieåm naøy baèng caùch chuyeån ñoåi caùc giaù trò ñieåm aûnh cuûa khoái thaønh caùc thoâng tin taàn soá trong coâng ñoaïn bieán ñoåi coâsin rôøi raïc. + Bieán ñoåi cosin rôøi raïc: Coâng ñoaïn DCT bieán ñoåi caùc giaù trò ñieåm aûnh cuûa khoái thaønh moät ma traän goàm caùc heä soá taàn soá ngang, doïc ñaët trong khoâng gian taàn soá. Khi khoái ban ñaàu coù taàn soá khoâng gian thaáp, DCT seõ taäp hôïp phaàn lôùn naêng löôïng vaøo goùc taàn soá thaáp cuûa maïng. Nhôø vaäy, nhöõng heä soá taàn soá thaáp ôû goùc ñoù seõ coù giaù trò cao hôn. Moät soá löôïng lôùn caùc heä soá khaùc coøn laïi treân ma traän ñeàu laø caùc heä soá coù taàn soá cao, naêng löôïng thaáp vaø coù giaù trò thaáp. Heä soá DC vaø moät vaøi heä soá taàn soá thaáp seõ haøm chöùa phaàn lôùn thoâng tin ñöôïc moâ taû trong khoái ban ñaàu. Ñieàu naøy coù nghóa laø boä laäp maõ coù theå loaïi boû phaàn lôùn heä soá taàn soá cao coøn laïi maø khoâng laøm giaûm ñaùng keå chaát löôïng hình aûnh cuûa khoái. Boä laäp maõ chuaån bò caùc heä soá cho coâng ñoaïn naøy baèng caùch queùt cheùo maïng löôùi theo ñöôøng zig-zag, baét ñaàu töø heä soá DC vaø qua vò trí cuûa caùc heä soá ngang doïc taêng daàn. Do vaäy noù taïo ra ñöôïc moät chuoãi heä soá ñöôïc saép xeáp theo taàn soá. + Löôïng töû hoaù vaø maõ hoaù entropy: Taïi ñaây thao taùc neùn khoâng gian môùi thöïc söï dieãn ra. Döïa treân moät heä soá tyû leä (coù theå ñieàu chænh bôûi boä maõ hoaù), boä löôïng töû hoaù seõ caân ñoái taát caû caùc giaù trò heä soá. Do phaàn lôùn heä soá ñi ra töø DCT ñeàu mang naêng löôïng cao nhöng giaù trò thaáp neân boä löôïng töû hoaù seõ laøm troøn chuùng thaønh 0. Keát quaû laø moät chuoãi caùc giaù trò heä soá ñaõ ñöôïc löôïng töû hoaù baét ñaàu baèng moät soá giaù trò cao ôû ñaàu chuoãi, theo sau laø moät haøng daøi caùc heä soá ñaõ ñöôïc löôïng töû hoaù veà 0. Boä laäp maõ entropy coù theå theo doõi soá löôïng caùc giaù trò 0 lieân tieáp trong moät chuoãi maø khoâng caàn maõ hoaù chuùng, nhôø vaäy giaûm bôùt ñöôïc khoái löôïng döõ lieäu trong moãi chuoãi. e) Caùc öu ñieåm noåi baät cuûa chuaån neùn H.264 (MPEG-4 AVC)  Öu ñieåm cuûa neùn khoâng gian: Chuaån neùn MPEG-4 AVC coù hai caûi tieán môùi trong lónh vöïc neùn khoâng gian. Tröôùc heát, boä laäp maõ naøy coù theå tieán haønh neùn khoâng gian taïi caùc macroblock 16x16 ñieåm aûnh thay vì caùc block 8x8 nhö tröôùc ñaây. Ñieàu naøy giuùp taêng cöôøng GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän Luaän vaên toát nghieäp - 20 - Thieát keá headend SD, HD ñaùng keå khaû naêng neùn khoâng gian ñoái vôùi caùc hình aûnh coù chöùa nhieàu khoaûng lôùn caùc ñieåm aûnh gioáng nhau. Thöù hai laø thao taùc neùn ñöôïc tieán haønh trong mieàn khoâng gian tröôùc khi coâng ñoaïn DCT dieãn ra. Chuaån neùn MPEG-4 AVC so saùnh macroblock hieän thôøi vôùi caùc macroblock keá beân trong cuøng moät khung, tính toaùn ñoä cheânh leäch, vaø sau ñoù seõ chæ gôûi ñoaïn cheânh leäch tôùi DCT. Hoaëc laø noù coù theå chia nhoû macroblock 16x16 ñieåm aûnh thaønh caùc khoái 4x4 nhoû hôn vaø so saùnh töøng khoái naøy vôùi caùc khoái keá beân trong cuøng moät macroblock. Ñieàu naøy giuùp caûi thieän khaû naêng neùn aûnh chi tieát.  Öu ñieåm cuûa neùn thôøi gian: Ñieåm caûi tieán lôùn nhaát ôû MPEG-4 AVC laø cheá ñoä maõ hoaù giöõa. Nhöõng phöông phaùp tieân tieán ôû cheá ñoä naøy khieán cho neùn thôøi gian ñaït ñeán moät caáp ñoä cao hôn nhieàu, cuøng vôùi chaát löôïng chuyeån ñoäng toát hôn so vôùi caùc chuaån MPEG tröôùc ñaây.  Kích côõ khoái: ÔÛ cheá ñoä giöõa khoái, MPEG-2 chæ hoã trôï caùc macroblock 16x16 ñieåm aûnh, khoâng ñuû ñoä phaân giaûi ñeå maõ hoaù chính xaùc caùc chuyeån ñoäng phöùc taïp hoaëc phi tuyeán tính, ví duï nhö phoùng hay to thu nhoû. Ngöôïc laïi, MPEG-4 AVC laïi taêng cöôøng hieäu chænh chuyeån ñoäng baèng caùch cho pheùp boä laäp maõ bieán ñoåi kích côõ thaønh phaàn choùi cuûa moãi macroblock. (Boä laäp maõ söû duïng thaønh phaàn choùi nhö vaäy laø do maét ngöôøi nhaïy caûm vôùi chuyeån ñoäng choùi hôn nhieàu so vôùi chuyeån ñoäng maøu.) MPEG-4 AVC coù theå chia thaønh phaàn choùi cuûa töøng macroblock thaønh 4 côõ: 16x16, 16x8, 8x16 hoaëc 8x8. Khi söû duïng khoái 8x8, noù coøn coù theå chia tieáp 4 khoái 8x8 naøy thaønh 4 côõ nöõa laø 8x8, 8x4, 4x8 hoaëc 4x4. Hình 1.1: MPEG-4 AVC coù theå phaân chia thaønh phaàn choùi cuûa töøng MacroBlock theo nhieàu caùch ñeå toái öu hoaù vieäc buø chuyeån ñoäng. Vieäc phaân chia caùc macroblock cho pheùp boä laäp maõ xöû lyù ñöôïc moät vaøi loaïi chuyeån ñoäng tuyø theo ñoä phöùc taïp cuûa chuyeån ñoäng ñoù cuõng nhö nguoàn löïc veà toác ñoä bit. Nhìn chung, kích côõ phaân chia lôùn phuø hôïp vôùi vieäc xöû lyù chuyeån ñoäng taïi caùc khu vöïc gioáng nhau trong aûnh, trong khi ñoù kích côõ phaân chia nhoû laïi raát coù ích khi xöû GVHD: ThS. Phan Thanh SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän
- Xem thêm -