Dữ liệu đa phương tiện và ứng dụng web đa phương tiện

BÀI TẬP LỚN
TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN
Đề tài 2: Dữ liệu đa phương tiện và ứng dụng Web đa phương tiện

GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan
Sinh viên thực hiện:
● Ngô Quang Anh - 20121209
● Vũ Duy Chương - 20121328
● Nguyễn Huy Hoàng - 20121749


Phân công công việc
●

Nguyễn Huy Hoàng:
○
○

●

Vũ Duy Chương:
○

●

Tìm hiểu và giải thích các cấu trúc file video theo định dạng .avi và file video theo chuẩn .
mpeg
Tìm hiểu chung về công nghệ Web đa phương tiện
Tìm hiểu và giải thích công nghệ truyền dữ liệu nguồn từ file audio-video thể hiện trên trang
Web đa phương tiện

Ngô Quang Anh:
○

Thử nghiệm ứng dụng Web đa phương tiện và cho biết ảnh hưởng của file dữ liệu nguồn
video và kỹ thuật truyền dữ liệu video đến chất lượng trình diễn video.


Tài liệu tham khảo
●
●
●

Multimedia Communication - PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan
Video Compression MPEG - Roger Cheng
/>

1. Cấu trúc file video theo định dạng AVI và file video theo
chuẩn MPEG
Dưới đây là sơ đồ mối quan hệ giữa chuẩn MPEG và một số định dạng file video
phổ biến hiện nay:


Giới thiệu chung về chuẩn MPEG
-

-

Là kỹ thuật nén Audio và Video phổ biến nhất vì nó không chỉ là một tiêu
chuẩn riêng biệt, mà tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng thiết bị sẽ có một
tiêu chuẩn thích hợp nhưng vẫn dựa trên cùng 1 nguyên lý thống nhất.

Tiêu chuẩn MPEG được phát triển từ phiên bản đầu tiên là MPEG-1, đến
MPEG-2, MPEG-4.
Chuẩn MPEG-7 khác với các chuẩn MPEG còn lại ở chỗ nó là một chuẩn
dùng để mô tả nội dung đa phương tiện, chứ không phải là chuẩn để nén và
mã hóa dữ liệu Audio/Video


Cấu trúc file theo chuẩn MPEG
-

Điểm ảnh là thành phần cơ bản nhất, và được nhóm thành khối 8x8 (block)
điểm ảnh
Một nhóm 4x4 điểm ảnh này hình thành một khối 16x16 điểm ảnh gọi là
Macroblock (MB)
Một slice là 1 dãy các MB liên tiếp giữa 2 ký hiệu đánh dấu tái đồng bộ (sync.
marker)
Thành phần cao hơn của 1 chuỗi video là khung hình (frame). Có 3 khung
tiêu biểu là khung I, khung B và khung P
Cuối cùng là nhóm các khung với cấu trúc: bắt đầu bằng khung I và kết thúc
bằng khung P hoặc khung B


MPEG định nghĩa ra các loại ảnh khác nhau cho phép sự linh hoạt để cân nhắc
giữa hiệu quả mã hóa và truy cập ngẫu nhiên. Các loại ảnh đó như sau:
-

-

Ảnh loại I: Là loại ảnh đc mã hóa riêng, chứa đựng nhiều dữ liệu để tái tạo lại
toàn bộ hình ảnh và để dự báo cho ảnh B, P. Ảnh loại I cho phép truy cập

ngẫu nhiên nhưng cho tỷ lệ nén thấp nhất.
Ảnh loại P: Là ảnh được mã hóa có bù chuyển động từ ảnh I hoặc ảnh P
trước đó. Ảnh loại P có hệ số nén cao hơn.
Ảnh loại B: Là ảnh được mã hóa có bù chuyển động từ ảnh I hoặc ảnh P phía
trước và phía sau. Ảnh loại B có hệ số nén cao nhất.


Nhóm ảnh (GOP):
-

Chất lượng ảnh không chỉ phụ thuộc vào tỷ lệ nén trong từng khuôn hình mà
còn phụ thuộc vào độ dài của nhóm ảnh.
Là đơn vị mang thông tin độc lập của chuẩn MPEG.
Mỗi GOP bắt buộc phải bắt đầu bằng 1 ảnh hoàn chỉnh loại I và tiếp sau đó là
1 loạt các ảnh loại P, loại B.
Nhóm ảnh có thể mở hoặc đóng:
Nhóm ảnh mở: Ảnh cuối cùng của GOP dùng ảnh đầu tiên của GOP tiếp theo làm ảnh chuẩn.
Nhóm ảnh đóng: Việc dự đoán ảnh tiếp theo ko sử dụng thông tin của GOP khác.


Cấu trúc dòng bit MPEG:
-

-

Block: khối 8x8 điểm ảnh tín hiệu
MacroBlock: Nhóm các khối tương ứng và lượng thông tin chứa đựng trong
kích thước 16x16 điểm trên bức ảnh. Thông tin đầu tiên trong cấu trúc sẽ
mang dạng của nó (Cấu trúc khối Y hay Cr,Cb) và các vector bù chuyển động
tương ứng.

Picture: Xác định loại của ảnh được mã hóa (loại I, loại P hay loại B)
Nhóm ảnh (GOP): Là tổ hợp của nhiều các khung I,P và B
Đoạn Video: bao gồm thông tin đầu, một số nhóm ảnh và thông tin kết thúc
đoạn.


Cấu trúc dòng bit MPEG


Cấu trúc dòng bit MPEG


Cấu trúc file theo định dạng AVI:
File định dạng AVI bao gồm 3 thành phần:


Phần Header: Chứa siêu dữ liệu của video, như chiều rộng, chiều cao,
cũng như tỷ lệ khung hình của video đó
Phần Body(phần khối): Dữ liệu âm thanh hay hình ảnh được nén tại một
khối trong file AVI
-

Phần Chỉ số: chỉ ra thông số của các khối dữ liệu trong tập tin


2. Công nghệ web đa phương tiện
-

-

-

-

Công nghệ đa phương tiện: công nghệ xử lý dữ liệu đa phương tiện, bao
gồm các quá trình mã hóa, lưu trữ, vận chuyển, biến đổi, thể hiện dữ liệu đa
phương tiện.
Do dữ liệu đa phương tiện bao gồm các dạng khác nhau, mỗi dạng lại cần có
thiết bị và công nghệ xử lý khác nhau => khái niệm đồng bộ dữ liệu đa
phương tiện có ý nghĩa rất quan trọng trong công nghệ đa phương tiện.
Đồng bộ hóa (Synchronic): quá trình sắp xếp các sự kiện theo trật tự thời
gian, sao cho các sự kiện ở cùng một trật tự thời gian sẽ diễn ra vào cùng
một thời điểm.
Các “sự kiện” có thể là âm thanh, hình ảnh,...


Công nghệ web đa phương tiện quan tâm nghiên cứu các vấn đề sau:
-

Trao đổi dữ liệu đa phương tiện trên internet
Mạng đa dịch vụ trên các hệ thống dữ liệu đa phương tiện phân tán
Các giao thức đáp ứng việc giao lưu giữa các mạng khác nhau có quản lý dữ
liệu đa phương tiện.


3. Công nghệ truyền dữ liệu nguồn từ file audiovideo thể hiện trên trang Web
●
●
●
●

Các công nghệ đường truyền số liệu tốc độ cao
Các công nghệ đường truyền vật lý
Công nghệ mạng truyền dữ liệu đa phương tiện
Các giao thức truyền dữ liệu đa phương tiện


3.1 Các công nghệ đường truyền số liệu tốc độ
cao
●

HDSL
○
○
○

●

Tốc độ truyền đối xứng 1,54Mbps mỗi chiều
Sử dụng cáp đôi dây đồng xoắn
Khoảng cách ~3660m

ADSL
○
○
○
○

Tốc độ truyền không đối xứng ( 8Mbps/640Kbps )
Sử dụng cáp đôi dây đồng xoắn

Khoảng cách ~5490m
Truyền video 30 khung hình/ giây


3.2
●

Công nghệ đường truyền vật lý

Dây xoắn đôi
○
○

●

Cáp đồng trục
○
○

●

dây đồng hay nhôm cứng được bao ngoài bởi các lớp đệm để cách li, bảo vệ
Tốc độ: ~10Mbps

Cáp quang
○
○

●

dây đồng có bọc được xoắn thành đôi
Tốc độ: lí thuyết 500Mbps, thực tế ~150Mbps

gồm một hay nhiều sợi thủy tinh mảnh truyền các tín hiệu ánh sáng
Tốc độ: ~2Gbps

Mạng không dây
○
○

sóng radio
sóng viba


3.3
●
●
●

●
●

Công nghệ mạng truyền dữ liệu FDDI

Dùng cho các mạng LAN, WAN theo
chuẩn ISO 9314
Tập hợp các trạm kết nối với nhau
thành 1 vòng kín
Truyền dữ liệu qua cáp quang ( có
hỗ trợ qua cáp đồng với khoảng

cách ngắn hơn)
Sử dụng phương thức truy cập
Token passing ( đạt tốc độ 100Mb/s)
Khả năng chịu lỗi cao


Kiến trúc mạng FDDI
●
●
●

●

MAC: Định nghĩa môi
trường được truy cập
PHY: xác định mã hóa,
giải mã các yêu cầu
PMD: xác định đặc tính
của môi trường truyền
dẫn
SMT: Cấu hình vòng và
tính năng điều khiển vòng


3.4 Các giao thức truyền dữ liệu đa phương tiện
●

RTP/RTCP
Cặp giao thức ở tầng ứng dụng, ở bên trên giao thức UDP
Truyền tải dữ liệu theo thời gian thực

○

RTP
■
■
■
■

Là giao thức truyền dữ liệu
Chứa trong gói UDP/IP
Có thể dồn kênh nhiều luồng RTP trong một máy
Hỗ trợ vận chuyển đơn hướng, đa hướng


3.4 Các giao thức truyền dữ liệu đa phương tiện

Cấu trúc gói tin RTP

Định dạng header của RTP


3.4 Các giao thức truyền dữ liệu đa phương tiện
○

RTCP
■ Là giao thức điều khiển thiết kế để hoạt động với RTP
■ Cung cấp thông tin về chất lượng phân phối dữ liệu, kiểm soát phiên làm việc
■ Có năm loại gói tin
● SR (Sender report): thống kê việc truyền và nhận thông tin của thành viên là người gửi
● RR (Receiver Report): thống kê việc truyền và nhận thông tin của thành viên là người nhận

● SDES (Source Description items): mang thông tin miêu tả nguồn phát RTP
● BYE: xác định việc kết thúc phiên làm việc
● APP (Application specific function): Dùng cho các ứng dụng đặc biệt


4. Ứng dụng Web đa phương tiện trong truyền
video
-

Các kỹ thuật truyền video phổ biến:
-

Progressive Download
Streaming
Adaptive Streaming


Progressive Download
-

Video được cung cấp bởi một máy chủ HTTP thông thường
Video được tải về lưu trữ trên máy của người dùng, sau đó được chiếu từ ổ
cứng của người dùng, hoạt động tương tự như xem các file ảnh
Người dùng có thể tuỳ chỉnh chất lượng video cao hơn băng thông hiện có
Video có thể được tải về hoàn toàn, lưu trữ xem lại sau này