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
[email protected] (8)
[email protected] (4)
[email protected] (8)
[email protected] (4)
[email protected] (9)
[email protected] (3)
[email protected] (2)
1,2
6000
396
384
Kbps
480
Kbps
1152
Kbps
1536
Kbps
[email protected] (7)
1,3
11880
396
768
Kbps
960
Kbps
2304
Kbps
3072
Kbps
[email protected] (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
[email protected] (6)
[email protected] (6)
[email protected] (7)
[email protected] (6)
[email protected] (7)
[email protected] (6)
[email protected] (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
[email protected] (7)
[email protected] (6)
[email protected] (5)
[email protected] (12)
[email protected] (10)
[email protected] (6)
[email protected] (5)
3,1
108000
3600
14 Mbps
GVHD: ThS. Phan Thanh
17,5
Mbps
42
Mbps
56 Mbps
[email protected] (13)
[email protected] (11)
SVTH: Toáng Hoà Phuù Thuaän
Luaän vaên toát nghieäp
- 17 -
Thieát keá headend SD, HD
[email protected] (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
[email protected] (5)
[email protected] (4)
[email protected] (9)
[email protected] (4)
[email protected] (4)
[email protected] (9)
[email protected] (4)
[email protected] (4)
[email protected] (4)
[email protected] (4)
[email protected](13)
5
589824
135
Mbps
22080
168,7
Mbps
405
Mbps
540
Mbps
[email protected](13)
[email protected](12)
[email protected] (5)
[email protected] (5)
5,1
83040
240
Mbps
36864
300
Mbps
720
Mbps
[email protected](16)
960 Mbps
[email protected] (5)
[email protected] (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
.PDF 
112 
256 
66 
