Câu 15. Các chuẩn biểu diễn và nén video

Thảo luận : Truyền thơng đa phương tiện
Lớp
: ĐH TIN3A-Nhóm 15
Giáo viên : Trần Bích Thảo

Câu 15. Các chuẩn biểu diễn và nén video
HỒNG THỊ ĐƯỢM
LÊ VIỆT HỊA


NỘI DUNG TRÌNH BÀY :

1

Giới thiệu chung về các chuẩn MPEG

2 Chuẩn nén MPEG-1
3 Chuẩn nén MPEG-2
4 Chuẩn nén MPEG-4
5 Chuẩn mô tả nội dung multimedia MPEG-7
1
6 Chuẩn tổ chức multimedia MPEG-21
7
1

Chuẩn nén H.261,H.263

8 Chuẩn nén mới H.264/MPEg-4Part 10
9

Tiêu chuẩn ITU-T cho các hệ thống

truyền thông Audiovisual

10

Các chuẩn hệ thống AudioVisual-H.3xx


1

Giới thiệu chung về
MPEG

MPEG (Moving Picture Expert Group) là nhóm chuyên gia về
hình ảnh, được thành lập từ tháng 2 năm 1988 với nhiệm vụ
xây dựng tiêu chuẩn cho tín hiệu Audio và Video số. Ngày nay,
MPEG đã trở thành một kỹ thuật nén Audio và Video phổ biến
nhất vì nó khơng chỉ là một tiêu chuẩn riêng biệt mà tuỳ thuộc
vào yêu cầu cụ thể của từng thiết bị sẽ có một tiêu chuẩn thích
hợp nhưng vẫn trên cùng một nguyên lý thống nhất .


+ MPEG-1 nó là nền tảng để sản xuất các Video CD, đĩa CD
tương tác và các file nhạc nén MP3 sau này.
+ MPEG-2, được ra đời vào năm 1990 nó là nền tảng cho các
chương trình truyền hình kỹ thuật số và đĩa DVD.
+ MPEG-4 là tiêu chuẩn cho các phương tiện đa truyền thơng
tích hợp trong trang Web tĩnh hay động, truyền hình kỹ thuật số
và tương tác đồ họa ứng dụng. MPEG-4 được hoàn tất trong
tháng 10/1998 và phổ biến hồi đầu năm 1999. MPEG-4 đang trở
thành chuẩn multimedia toàn cầu trong giai đoạn hiện nay và sẽ

phát triển mạnh mẽ hơn nữa ở tương lai gần.
+ Tiếp theo là MPEG-7 tiêu chuẩn để mô tả nội dung đa truyền
thơng và truy tìm âm thanh cũng như các nội dung trực quan
khác.


2 Chuẩn nén MPEG-1
Đây là chuẩn của VideoCD và đĩa CD-I (Compact Disc –
interactive, đĩa CD tương tác).
- Nó được thiết kế để mã hóa video với tốc độ khoảng 1,5 M
bit/s. Với tốc độ truyền tải đồng bộ video và audio 150KB/s
tương đương với tốc độ của ổ CD-ROM 1x.
- MPEG-1 cho video có độ phân giải 353x240 pixels với tốc
độ 30 khn hình một giây (fps).
Tuy nhiên, chất lượng của nó hơi kém hơn so với băng
video VCR và kém xa chất lượng tivi chuẩn.
Mục tiêu:

cung cấp giải pháp cho cơng nghệ điện tử dân dụng ,tìm
giải pháp nén âm thanh chất lượng cao cho phát sóng.


Đặc điểm của MPEG-1
+ Đây là chuẩn tích hợp nghe-nhìn đầu tiên.
+ Chuẩn đầu tiên định nghĩa cho bên thu chứ khơng phải cho
bên phát. Q trình hiểu nhau chuẩn hóa bên thu chứ khơng
phải từ bên phát.
+ Chuẩn đầu tiên có thể thực hiện mã hóa tín hiệu video mà
không phụ thuộc vào định dạng video (NTSC/PAL/SECAM).
+ Chuẩn đầu tiên phát triển với sự tham gia của tất cả các

ngành cơng nghiệp trong lĩnh vực nghe-nhìn.
+ Chuẩn đầu tiên phát triển hoàn toàn trên phần mềm (sản
phẩm phần mềm cho chuẩn).
+ Chuẩn đầu tiên có mức chất lượng được công nhận (cho
audio).


Ứng dụng của MPEG-1
+ Lưu trữ phim trên CD với chất lượng VHS và âm thanh Audio
số.
+ Là định dạng video và audio chuẩn
+ Audio của MPEG-1 được sủ dụng rộng rãi đặc biệt là mp3
+ Các camera cầm tay dùng chuẩn MPEG-1 chỉ có trọng lượng
vài trăm gram

Đồng hồ camera MP3


Chuẩn MPEG-2:
MPEG-2 là chuẩn nén phát triển sau MPEG-1 kế thừa tất
cả các tiêu chuẩn của MPEG-1. Nó chia thành hai cấp: cao
nhất là DVD Video và thấp hơn một chút là SuperVCD
(SVCD).
Nó mã hóa video với tốc độ 4 M bit/s. MPEG-2 cũng được
dùng trong truyền hình kỹ thuật số.
MPEG-2 cho video có độ phân giải 720x480 và 1280x720
pixel với tốc độ 60fps và âm thanh đạt chất lượng AudioCD.
Chuẩn này có thể nén một bộ phim dài 2 giời thành một file có
dung lượng vài GB.
Mục tiêu

Nhắm hỗ trợ việc truyền video số tốc độ bít lớn hơn 4Mbit/s
bao gồm các ứng dụng DSM(phương tiện lưu trữ số); các hệ
thống truyền hình hiện tại(NTS6,PAL,SECAM) cáp,thu lượm tin
tức điện tử ,truyền hình trược tiếp từ vệ tinh, truyền hình mở
rộng(EDTV)……


Đặc điểm của MPEG-2

MPEG-2 tương tự MPEG-1 nhưng có thêm một số
phần mới.
+ Ghép kênh “Program Stream”;”Transport Stream”.
+ Hỗ trợ các cơng cụ mã hóa video qt xen kẽ.
+ nâng cấp từ âm thanh stereo sang đa kênh
+ Thiết lập các chương trình nghe nhìn trên mạng
và phát sóng .
+ Xác định mức trượt mà hệ thống giải mã có thể
chấp nhận.


Ứng dụng của MPEG-2
+ đầu giải mã (set top boxs) cho vệ tinh và cáp
+ đầu DVD
+ Các dịch vụ truyền hình mặt đất MPEG-2
+ Profile 4:2:2 dùng trong studio truyền hình và dựng với
chất lượng cao.


4 Chuẩn nén MPEG-4

MPEG-4 là chuẩn thuật toán đồ họa và video
dựa trên hai chuẩn MPEG-1, MPEG-2 và công nghệ
QuickTime của Apple. Nhờ có kích thước nhỏ hơn
và tốc độ truyền tải thấp hơn, MPEG-4 có thể truyền
qua một băng thơng hẹp hơn, có thể trộn video với
text, đồ họa, các lớp 2D và 3D động,... Nó đã được
tổ chức ISO công nhận vào tháng 10-1998.
MPEG-4 được coi là một cuộc cách mạng mới
trong media số. Nó là chuẩn multimedia tồn cầu thế
hệ kế tiếp. Nó được thiết kế để truyền tải video với
chất lượng DVD (MPEG-2) qua mạng.


Đăc điểm của MPEG-4
- Mã hóa video và audio với tốc độ bit rất thấp.
- Cho phép khôi phục lỗi tại phía thu, vì vậy chuẩn
nén này đặc biệt thích hợp đối với môi trường dễ xãy
ra lỗi như truyền dữ liệu qua các thiết bị cầm tay.
- Những profile và level khác trong MPEG-4 cho
phép sử dụng tốc độ bit lên đến 38.4 Mbps.
- MPEG-4 là chuẩn quốc tế đầu tiên dành cho mã
hoá các đối tượng(object) video.
- Các đối tượng khác nhau trong một cảnh gốc có
thể được mã hóa và truyền đi riêng biệt như là video
object và audio object và được kết hợp trở lại tại bộ
giải mã.


Ngun lý mã hóa tín hiệu hình ảnh trong MPEG-4
đặc tính rất quan trọng của MPEG-4

- Nhiều object có thể được mã hóa với các kỹ thuật khác
nhau và kết hợp lại ở bộ giải mã
- Các object có thể là các cảnh có được từ camera hay tự
tạo như text
-Các thơng tin trong luồng bit có thể hiển thị nhiều dạng
khác nhau từ cùng một luồng bit(tùy theo lựa chọn người
xem chẳng hạn như ngôn ngữ)


MPEG-4 cho khả năng mã hóa video và
audio hơn hẳn MPEG-2 cũng như khả năng
khôi phục lỗi.
Nhược điểm của MPEG-4
- Bộ giải mã phải có khả năng giải mã hết tất cả các
luồng bit mà nó hổ trợ và có khả năng kết hợp.Do đó
phần cứng của bộ giải mã MPEG-4 phức tạp hơn so
với bộ giải mã MPEG-2.
- Ngày nay thì càng có nhiều bộ mã thực hiện giải
mã bằng phần mềm nhưng bộ giải mã bằng phần
cứng có thể bị hạn chế về khả năng linh hoạt


Ứng dụng của MPEG-4

• Truyền thơng multimedia theo dịng
(Multimedia stream)
• Lưu giữ và phục hồi dữ liệu audio và video
• Truyền thông báo đa phương tiện (các
thông báo dạng text, audio và video MPEG4..)
• Thơng tin giải trí: những sự trình diễn nghe

nhìn tương tác (thế giới ảo, trị chơi tương
tác …)


5
1

Chuẩn mô tả nội dung multimedia MPEG-7

Chuẩn này được đề nghị vào tháng 10 – 1998 và thành
chuẩn quốc tế vào tháng 9 – 2001
MPEG-7 là một chuẩn dùng để mô tả các nội dung
Multimedia, chứ không phải là một chuẩn cho nén và mã hóa
Audio/ảnh dộng như MPEG-1, MPEG-2 hay MPEG-4.
MPEG-7 sử dụng ngôn ngũ đánh dấu mở rộng XML
( Extansible Markup Language) để lưu trữ các siêu dữ liệu
Metadata, đính kèm timecode để gán thể cho các sự kiện, hay
đồng bộ các dữ liệu.
Mục đích
Để mơ tả các nội dung Multimedia,
Mpeg 7 là giải pháp cho việc tìm kiếm các thơng tin ngun bản
trên Web mở rộng tồn cầu.
MPEG-7 đưa ra một tiêu chuẩn cho bộ mô tả có thể được
dùng để mơ tả nhiều loại thơng tin truyền thông khác nhau


Phạm vi,Ứng dụng của MPEG-7
- Phân tích nội dung,trích dẫn,đặc trưng,cơng cụ trú
giải,cơng cụ tác chủ.
- Có thể tương tác với dữ liệu đa phương tiện qua nội

dung của chúng -> rất nhiều ứng dụng hay có thể thực
hiện được :
- Bạn khơng muốn xem hết một trận đá bóng mà chỉ
muốn xem những bàn thắng trong trận đấu đó? Chỉ cần
gửi câu truy vấn đến hệ thống với từ khóa "Goal" hay gì
đó (theo hệ thống định nghĩa), lần lượt các bàn thắng sẽ
được trình chiếu trước bạn.
- Bạn muốn tìm một picture nào đó giống một ảnh cho
trước hoặc giống một hình do bạn tự vẽ ra? Hệ thống
cũng có thể thực hiện được thơng qua trích chọn đặc
trưng và so sánh với kho dữ liệu đã có và trả về kết quả.


Chuẩn tổ chức multimedia MPEG-21

Chuẩn MPEG-21 là tiêu chẩn nén dùng chung cho
đa dịch vụ (Multimedia). Ðây là nguyên tắc tổng thể của
các tiêu chuẩn nén hiện có và là đề xuất hịan thiệt,
nhằm mục đích tạo cấu trúc hạ tầng chung cho thiết bị.
Multimedia-Internet, CD-ROM, đĩa CD vàDVD,...

Mục đích: nhằm cho phép
sử dụng các tài nguyên
đa phương tiện trên một
phạm vi rộng các mạng
và các thiết bị khác nhau


Chuẩn nén H.261,H.263

Chuẩn H.261:
Là chuẩn nén cho các dịch vụ hội nghị truyền hình
và điện thoại truyền hình qua mạng số dịch vụ tích
hợp ISDN ở tốc độ n × 64Kbps.
Chuẩn này có 2 đặc tính quan trọng là ngưỡng trễ
mã hố tối đa là 150ms vì trễ này phù hợp với truyền
thông video hai chiều dựa vào cảm nhận của người
xem về hình ảnh phản hồi trực tiếp và dễ dàng thực
hiện mạch tích hợp VLSI chi phí thấp cho việc thương
mại hoá sản phẩm rộng rãi.


Chuẩn H.263
H.263 là chuẩn dành cho video tốc độ thấp 46
Kbp s dùng trong các ứng dụng hội nghị từ xa qua
mạng PSTN.
Chuẩn này có cả đặc tính của MPEG-1và MPEG2 . Mã hoá video của H.263 dựa trên chuẩn H.261 và
thực chất nó là phiên bản mở rộng của H.261với
phương pháp mã hoá video kết hợp DPCM/DCT.
Cả hai chuẩn này đều dùng kỹ thuật chính như
DCT,bù chuyển động, mã hố chiều dài từ mã thay
đổi, lượng tử hố vơ hướng và xử lý trên cấp macro
block. Duy chỉ có khái niệm về khung PB trong H.263
là khá đặc biệt, tên PB có nguồn gốc từ P và B,là sự
kết hợp của P và B.