Chuẩn mã hóa h 264 và khẩ năng ứng dụng trong hệ thống IPTV

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
----------

PHẠM HÙNG CƯỜNG

CHUẨN MÃ HÓA H.264 VÀ KHẢ NĂNG
ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG IPTV

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TS. PHẠM VĂN TIẾN

HÀ NỘI – 2009


Luận văn cao học

Mục lục
Chương 1. Tổng quan về IPTV
1.1. Giới thiệu về truyền hình số theo giao thức IP…………………………………4
1.2. Một số đặc tính IPTV…………………………………………………………..4
1.3. Sự khác biệt giữa IPTV và truyền hình Internet……………………………….5
1.4. Cơ sở hạ tầng một mạng IPTV…………………………………………………7
1.5. Mô hình truyền thông của IPTV………………………………………………..8
1.5.1. Lớp mã hóa video…………………………………………………………….9
1.5.2. Lớp đóng gói video…………………………………………………………..10
1.5.3. Lớp cấu trúc dòng truyền tải…………………………………………………10
1.5.4. Lớp giao thức truyền tải thời gian thực……………………………………...10
1.5.5. Lớp truyền tải………………………………………………………………..10
1.5.6. Lớp IP……………………………………………………………………….12

1.5.7. Lớp liên kết dữ liệu………………………………………………………….14
1.5.8. Lớp vật lý……………………………………………………………………15
1.6. Ưu điểm của IP và sự lựa chọn IP cho IPTV………………………………….16

Chương 2. Chuẩn mã hóa H.264
2.1. Các kĩ thuật nén thông dụng…………………………………………………..18
2.1.1. Nén MPEG…………………………………………………………………..18
2.1.2. Chuẩn MPEG-2……………………………………………………………...18
2.1.2.1. Quá trình nén MPEG……………………………………………………....18
2.1.2.2. Các ảnh trong chuẩn nén MPEG…………………………………………..20
2.1.3. MPEG-4……………………………………………………………………..22
2.1.4. Công nghệ mã hóa video trong MPEG-4…………………………………...23
2.2. Sự ra đời của chuẩn H.264……………………………………………………26
2.2.1. Cơ chế H.264……………………………………………………………….28
2.2.1.1. Giảm bớt độ dư thừa……………………………………………………...29
2.1.1.2. Chọn chế độ, phân chia……………………………………………………29
2.1.1.3. Nén theo miền thời gian…………………………………………………..29
1


Luận văn cao học

2.1.1.4. Nén theo miền không gian………………………………………………..30
2.2.2. Cấu trúc phân lớp của H.264/AVC…………………………………………31
2.2.3. Bộ mã hóa H.264……………………………………………………………34
2.2.4. Các đặc điểm chính của H.264………………………………………………37
2.3. Khái niệm và phân loại điều khiển tốc độ……………………………………..43
2.3.1. One-pass VBR……………………………………………………………….43
2.3.2. One-pass CBR……………………………………………………………….44
2.3.3. One-pass constant QP………………………………………………………..44

2.3.4. One-pass ABR……………………………………………………………….45
2.4. Vấn đề điều khiển tốc độ trong H.264…………………………………………45
2.4.1. Các thành phần của điều khiển tốc độ H.264………………………………..47

Chương 3. Chuẩn H.264 ứng dụng trong IPTV
3.1. Các ưu điểm của chuẩn H.264…………………………………………………59
3.1.1.Ưu điểm của nén không gian…………………………………………………59
3.1.2. Ưu điểm của nén thời gian…………………………………………………..59
3.1.3. Kích cỡ khối…………………………………………………………………59
3.1.4. Ưu điểm về lượng tử hóa và biến đổi……………………………………….59
3.1.5. Ưu điểm với mã hóa Entropy……………………………………………….61
3.1.6. Kết luận……………………………………………………………………..62
3.2. Mô hình IPTV và truyền tải nội dung với H.264……………………………..64
3.2.1. Lớp mã hóa video…………………………………………………………...64
3.2.2. Lớp đóng gói video...………………………………………………………..66
3.2.3. Lớp cấu trúc dòng truyền tải………………………………………………...68
3.2.4. Lớp giao thức truyền tải thời gian thực……………………………………..73
3.2.5. Lớp truyền tải……………………………………………………………….79
3.2.6. Lớp IP……………………………………………………………………….87
3.2.7. Lớp liên kết dữ liệu………………………………………………………….96
3.2.8. Lớp vật lý……………………………………………………………………98

Chương 4. Đề xuất mô hình IPTV cho trung tâm tin học – đo lường
Đài truyền hình Việt Nam
4.1. Xây dựng mô hình IPTV cho trung tâm tin học – đo lường Đài THVN……..101

2


Luận văn cao học

4.1.1. Hệ thống Headend………………………………………………………….102
4.1.2. Hệ thống Middleware………………………………………………………103
4.1.3. Hệ thống mạng phân phối nội dung………………………………………...108
4.1.4. Hệ thống quản lý bản quyền số……………………………………………..111
4.1.5. Hệ thống Billing, VoD, STB………………………………………………..112
4.2. Mô hình thực hiện các dịch vụ trong IPTV…………………………………...113
4.2.1. Cơ chế đăng kí người dùng…………………………………………………113
4.2.2. Cơ chế hủy bỏ đăng kí dịch vụ IPTV……………………………………….115
4.2.3. Cơ chế đăng kí kiểu thuê bao……………………………………………….116
4.2.4. Cơ chế hủy thuê bao………………………………………………………..117
4.2.5. Cơ chế phân phối nội dung…………………………………………………118
4.2.6. Cơ chế lấy nội dung………………………………………………………...120
4.2.7. Cơ chế xuất bản nội dung…………………………………………………..121
4.2.8. Cơ chế xuất bản EPG……………………………………………………….123
4.2.9. Cơ chế VoD…………………………………………………………………124

Kết luận

3


Luận văn cao học

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ IPTV

1.1

Giới thiệu về truyền hình số theo giao thức IP:

IPTV là tên viết tắt của cụm từ Internet Protocol Television _ truyền hình
qua giao thức Internet.
ITPV theo định nghĩa chính thức như sau: IPTV được định nghĩa là các dịch
vụ đa phương tiện như truyền hình ảnh, tiến nói, văn bản, dữ liệu được phân phối
qua các mạng dựa trên IP mà được quản lý để cung cấp các cấp chất lượng dịch vụ,
bảo mật, tính tương tác, tính tin cậy theo yêu cầu.
Như vậy IPTV đóng vai trò phân phối các dữ liệu, kể cả hình ảnh, âm thanh,
văn bản qua mạng sử dụng giao thức Internet. Điều này nhấn mạnh vào việc
Internet không đóng vai trò chính trong việc truyền tải thông tin truyền hình hay bất
kì loại nội dung truyền hình nào khác. Thay vào đó, IPTV sử dụng IP là cơ chế phân
phối mà theo đó có thể sử dụng Internet, đại diện cho mạng công cộng dựa trên IP,
hay có thể sử dụng mạng riêng dựa trên IP.
Có thể thấy, IPTV là một dịch vụ số mà có khả năng cung cấp những tính
năng vượt trội hơn khả năng của bất kì cơ chế phân phối truyền hình nào khác. Ví
dụ, set – top box IPTV có thể thông qua phần mềm để cho phép xem đồng thời 4
chương trình truyền hình trên màn hiển thị, hay có thể nhận tin nhắn sms, e –
mail….
1.2 Một số đặc tính IPTV:
- Hỗ trợ truyền hình tương tác: Khả năng hai chiều của hệ thống IPTV cho phép nhà
cung cấp dịch vụ phân phối toàn bộ các ứng dụng TV tương tác. Các loại dịch vụ
được truyền tải thông qua một dịch vụ IPTV có thể bao gồm TV trực tiếp chuẩn,
TV chất lượng cao (HDTV), trò chơi tương tác, và khả năng duyệt Internet tốc độ
cao.
4


Luận văn cao học

- Sự dịch thời gian: IPTV kết hợp với một máy ghi video kĩ thuật số cho phép dịch
thời gian nội dung chương trình – một cơ chế cho việc ghi và lưu trữ nội dung IPTV

để xem sau.
- Cá nhân hóa: Một thệ thống IPTV từ kết cuối đến kết cuối hỗ trợ truyền thông tin
hai chiều và cho phép người dùng ở kết cuối cá nhân hóa những thói quen xem TV
của họ bằng cách cho phép họ quyết định những gì họ muốn xem và khi nào họ
muốn xem.
- Yêu cầu về băng thông thấp: Thay vì phân phối trên mọi kênh để tới mọi người
dùng, công nghệ IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ chỉ truyền trên một kênh mà
người dùng yêu cầu. Đặc điểm hấp dẫn này cho phép nhà điều hành mạng có thể tiết
kiệm băng thông của mạng.
- Có thể truy xuất qua nhiều thiết bị: Việc xem nội dung IPTV bây giờ không chỉ
giới hạn ở việc sử dụng TV. Người dùng có thể sử dụng máy PC hay thiết bị di
động để truy xuất vào các dịch vụ IPTV.
1.3 Sự khác biệt giữa IPTV và truyền hình Internet:
Do đều được truyền trên mạng dựa trên giao thức IP, người ta đôi lúc hay nhầm IPTV là
truyền hình Internet. Tuy nhiên, 2 dịch vụ này có nhiều điểm khác nhau:
• Các nền khác nhau:
Truyền hình Internet sử dụng mạng Internet công cộng để phân phát các nội dung video
tới người sử dụng cuối. IPTV sử dụng mạng riêng bảo mật để truyền các nội dung video
đến khách hàng. Các mạng riêng này thường được tổ chức và vận hành bởi nhà cung cấp
dịch vụ IPTV.
• Về mặt địa lí
Các mạng do nhà cung cấp dịch vụ viễn thông sở hữu và điều khiển không cho phép
người sử dụng Internet truy cập. Các mạng này chỉ giới hạn trong các khu vực địa lí cố
định.Trong khi, mạng Internet không có giới hạn về mặt địa lí, người dùng Interet nào
cũng có thể xem truyền hình Internet ở bất kì đâu trên thế giới.
• Quyền sở hữu hạ tầng mạng
5


Luận văn cao học

Khi nội dung video được gửi qua mạng Internet công cộng, các gói sử dụng giao thức
Internet mạng nội dung video có thể bị trễ hoặc mất khi nó di chuyển trong các mạng
khác nhau tạo nên mạng Internet công cộng. Do đó, nhà cung cấp các dịch vụ truyền
nhình ảnh qua mạng Internet không đảm bảo chất lượng truyền hình như với truyền hình
mặt đất, truyền hình cáp hay truyền hình vệ tinh. Thực tế là các nội dung video truyền qua
mạng Internet khi hiển thị trên màn hình TV có thể bị giật và chất lượng hình ảnh thấp.
Trong khi, IPTV chỉ được phân phối qua một hạ tầng mạng của nhà cung cấp dịch vụ. Do
đó người vận hành mạng có thể điều chỉnh để có thể cung cấp hình ảnh với chất lượng
cao.
• Cơ chế truy cập
Một set-top box số thường được sử dụng để truy cập và giải mã nội dung video được phân
phát qua hệ thống IPTV , trong khi PC thường được sử dụng để truy cập các dịch vụ
Internet. Các loại phần mềm được sử dụng trong PC thường phụ thuộc vào loại nội dung
truyền hình Internet. Ví dụ như, để download các chương trình TV từ trên mạng Internet,
đôi khi cần phải cài đặt các phần mềm media cần thiết để xem được nội dung đó. Hay hệ
thống quản lí bản quyền cũng cần để hỗ trợ cơ chế truy cập.
• Giá thành
Phần trăm nội dung chương trình được phân phát qua mạng Internet công cộng tự
do thay đổi. Điều này khiến các công ty truyền thông đưa ra các loại dịch vụ dựa
trên mức giá thành. Giá thành các loại dịch vụ IPTV cũng gần giống với mức phí
hàng tháng của truyền hình truyền thống. Các nhà phân tích mong rằng truyền hình
Internet và IPTV có thể hợp lại thành 1 loại hình dịch vụ giải trí.

6


Luận văn cao học

1.4 Cơ sở hạ tầng một mạng IPTV

Hình 1. Sơ đồ khối đơn giản của một hệ thống IPTV
• Trung tâm dữ liệu IPTV:
Cũng được biết đến là “đầu cuối_headend”. Trung tâm dữ liệu IPTV nhân
nội dung từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm truyền hình địa phương, các nhà tập
hợp nội dung, nhà sàn xuất, qua đường cáp, trạm số mặt đất hay vệ tinh. Ngay khi
nhận được nội dung, một số các thành phần phần cứng khác nhau từ thiết bị mã hóa
và các máy chủ video tới bộ định tuyến IP và thiết bị bảo mật giành riêng được sử
dụng để chuẩn bị nội dung video cho việc phân phối qua mạng dựa trên IP. Thêm
vào đó, hệ thống quản lý thuê bao được yêu cầu để quản lý và hồ sơ và phí thuê bao
của những người sử dụng. Chú ý rằng, địa điểm thực của trung tâm dữ liệu IPTV
được yêu cầu bởi hạ tầng cơ sở mạng được sử dụng bởi nhà cung cấp dịch vụ.
• Mạng truyền dẫn băng thông rộng:
Việc truyền dẫn dịch vụ IPTV yêu cầu kết nối điểm – điểm. Trong trường
hợp triển khai IPTV trên diện rộng, số lượng các kết nối điểm – điểm tăng đáng kể
và yêu cầu độ rộng băng thông của cơ sở hạ tầng khá rộng. Sự tiến bộ trong công
nghệ mạng trong những năm qua cho phép những nhà cung cấp viễn thông thỏa
mãn một lượng lớn yêu cầu độ rộng băng thông mạng. Hạ tầng truyền hình cáp dựa
trên cáp đồng trục lai cáp quang và các mạng viễn thông dựa trên cáp quang rất phù
hợp để truyền tải nội dung IPTV.

7


Luận văn cao học

• Thiết bị người dùng IPTV:
Thiết bị người dùng IPTV (IPTVCD) là thành phần quan trọng trong việc
cho phép mọi người có thể truy xuất vào các dịch vụ IPTV. Thiết bị này kết nối vào
mạng băng rộng và có nhiệm vụ giải mã và xử lý dữ liệu video dựa trên IP gửi đến.

Thiết bị người dùng hỗ trợ công nghệ tiên tiến để có thể tối thiểu hóa hay loại bỏ
hoàn toàn ảnh hưởng của lỗi, sự cố mạng khi đang xử lý nội dung IPTV.
• Mạng gia đình:
Mạng gia đình kết nối với một số thiết bị kĩ thuật số bên trong một diện tích
nhỏ. Nó cải tiến việc truyền thông và cho phép chia sẻ tài nguyên (các thiết bị) kĩ
thuật số đắt tiền giữa các thành viên trong gia đình. Mục đích của mạng gia đình là
để cung cấp việc truy cập thông tin, như là tiếng nói, âm thanh, dữ liệu, giải trí, giữa
những thiết bị khác nhau trong nhà. Với mạng gia đình, người dùng có thể tiết kiệm
tiền và thời gian bởi vì các thiết bị ngoại vi như là máy in và máy scan, cũng như
kết nối Internet băng rộng, có thể được chia sẻ một cách dễ dàng.
1.5 Mô hình truyền thông của IPTV
Mô hình truyền thông trong IPTV có 7 lớp (và một lớp tùy chọn) được xếp
chồng lên nhau.
Các dữ liệu video ở phía thiết bị gửi được truyền từ lớp cao xuống lớp thấp
trong mô hình IPTV, và được truyền đi trong mạng băng rộng bằng các giao thức
của lớp vật lí. Ở thiết bị nhận, dữ liệu nhận được chuyển từ lớp thấp nhất đến lớp
trên cùng trong mô hình IPTV.

8


Luận văn cao học

Hình 2 : mô hình truyền thông IPTV
Do đó, nếu 1 bộ mã hóa gửi chương trình video đến 1 thiết bị IPTV của
khách hàng, thì phải chuyển qua các lớp trong mô hình IPTV ở cả phía thiết bị nhận
và thiết bị gửi. Mỗi lớp trong mô hình IPTV độc lập với nhau và có chức năng
riêng. Khi chức năng này được thực hiện , dữ liêu video được chuyển đến lớp tiếp
theo trong mô hình IPTV. Mỗi lớp sẽ thêm vào hoặc bỏ đi phần thông tin điều
khiển của các gói video trong quad trình xử lí. Thông tin điều khiển chứa các thông

tin giúp thiết bị có thể sử dụng gói dữ liệu đúng chức năng của nó, và thường được
định dạng như các header hoặc trailer. Bên cạnh việc truyền thông giữa các lớp, còn
có các liên kết ảo giữa các tầng cùng mức. 7 lớp và 1 lớp bổ sung trong mô hình
IPTV có thể được chia làm 2 loại: các lớp cao và lớp thấp. các tầng cao hơn thì
quan tâm nhiều hơn tới các ứng dụng của IPTV và các định dạng file, trong khi các
tầng thấp hơn thì quan tâm tới việc truyền tải các nội dung
1.5.1 Lớp mã hóa video:
Quá trình truyền thông bắt đầu ở lớp mã hóa, các tín hiệu tương tự hoặc số được
nén. Tín hiệu lối ra của bộ nén là các dòng MPEG cơ bản. Các dòng MPEG cơ bản được
9


Luận văn cao học

định nghĩa là các tín hiệu số liên tục thời gian thực. Có nhiều loại dòng cơ bản. VD : âm
thanh được mã hóa sử dụng MPEG được gọi là “dòng cơ bản âm thanh.“ Một dòng cơ
bản thực ra chỉ là tín hiệu ra thô từ bộ mã hóa. Các dòng dữ liệu được tổ chức thành các
khung tại lớp này.
1.5.2 Lớp đóng gói Video:
Để truyền các dòng cơ bản âm thanh, dữ liệu và hình ảnh qua mạng số, mỗi dòng
cơ bản này phải được chuyển đổi sang một dòng được chèn của gói PES đã được đánh
dấu thời gian (PES- parketized Element Stream ). Một dòng PES chỉ bao gồm 1 loại dữ
liệu từ 1 nguồn. Một gói PES có thể có kích thước khối cố định hoặc thay đổi, có thể lên
tới 65536 byte/gói. Bao gồm 6 byte header, và số byte còn lại chứa nội dung chương
trình.
1.5.3 Lớp cấu trúc dòng truyền tải:
Lớp tiếp theo trong mô hình truyền thông IPTV làm nhiệm vụ tạo nên dòng truyền
tải, bao gồm 1 dòng liên tiếp các gói. Những gói này thường được gọi là các gói TS, được
tạo ra bằng cách ngắt các gói PES thành các gói TS có kích thước cố định là 188 byte độc
lập với thời gian. Sử dụng thời gian độc lập này làm giảm khả năng mất gói tin trong quá

trình truyền và giảm ồn. Mỗi gói TS bao gồm 1 trong 3 định dạng truyền thông: dữ liêu,
âm thanh, hình ảnh. Do đó, các gói TS mang cố định 1 loại hình truyền thông. Mỗi gói TS
bao gồm 184 byte payload và 4 byte header.
1.5.4 Lớp giao thức truyền tải thời gian thực( tùy chọn):
Lớp tùy chọn này được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau. Lớp
này hoạt động như 1 lớp trung gian giữa các nội dung được nén MPEG-2, H.264/AVC ở
lớp cao hơn và cá lớp thấp hơn trong mô hình IPTV. Giao thức RTP chính là lõi của lớp
này và thường là block cơ sở hỗ trợ truyền dòng nội dung theo thời gian thực qua mạng
IP.
1.5.5 Lớp truyền tải:
Thông thường các gói RTP là dạng đầu vào của lớp truyền tải. Điều đáng chú ý là

10


Luận văn cao học

có thể ánh xạ trực tiếp các gói MPEG-TS sang payload giao thức của lớp truyền tải.
Lớp truyền tải IPTV được thiết kế để đảm bảo các kết nối đầu cuối là tin cậy. Nếu
dữ liệu tới thiết bị người nhận đúng. Lớp truyền tải sẽ truyền lại. Lớp truyền tải thông báo
với lớp trên để có các thông tin chính xác hơn.
TCP và UDP là 2 giao thức quan trong nhất được sử dụng ở lớp này.
a) Sử dụng TCP để định tuyến các gói IPTV :
TCP là giao thức cốt lõi của bộ giao thức internet và được xếp vào loại định
hướng kết nối. Điều này cơ bản có nghĩa là kết nối được thiết lập giưa đầu cuối nhà cung
cấp và thiết bị IPTV cua người sử dụng để truyền các chương trình qua mạng.
TCP có khả năng điều khiển lỗi xảy ra trong quá trình truyền các chương trình qua
mạng. Các lỗi như mất gói, mất trật tự gói,hoặc lặp gói thường gặp trong mô trương
truyên IPTV. Để xử lí các tình huống này, TCP sử dụng hệ thống các số liên tục để cho
phép thiết bị gửi có thể gửi lại các dữ liệu hình ảnh bị mất hoặc hỏng. Hệ thống số liên

tục này là trường có độ dài 32 bit trong cấu trúc gói. trường đầu tiên chứa chuỗi số bắt đầu
của dữ liệu trong gói và trường thứ hai chứa giá trị của chuỗi số tiếp theo mà video server
đang đợi (mong) nhận trở lại từ IPTVCD
Bên cạnh việc sửa các lỗi có thể xảy ra trong quá trình truyền nội dung video qua
mạng IP băng rộng, TCP còn có điều khiển luồng dữ liệu. Điều này có thể đạt được bằng
cách sử dụng trường kích thước cửa sổ, với thuật toán được gọi là cửa sổ trượt. Giá trị
trong trường này xác định số các byte có thể truyền đi qua mạng trước khi nhận được xác
nhận từ phía thiêt bị nhận.
b) Sử dụng UDP để định hướng các gói IPTV:
UDP là giao thức thuộc về bộ giao thức Internet. UDP cho phép máy chủ kết nối
với mạng băng rộng để gửi tới các IPTVCD dịch vụ truyền hình quảng bá có chất lượng
hài lòng người dùng. UDP giống với TCP nhưng là phiên bản sơ lược hơn, đưa ra cho số
lượng tối thiểu các dịch vụ truyền tải. UDP là giao thức không liên kết, điều đó có nghĩa
là kết nối giữa video server và IPTVCD ko cần phải thiết lập trước khi dữ liệu được

11


Luận văn cao học

truyền đi. Video server dơn giản chỉ thêm vào địa chỉ IP đích và số cổng vào datagram và
gửi tới cơ sở mạng để phân phát tới địa chỉ IP đích. Khi trên mạng, UDP sd cách tốt nhất
để cố gắng thu được dữ liệu về điểm đích của nó. Chú ý rằng UDP sử dụng các khối dữ
liệu được gọi là các datagram để truyền nội dung qua mạng.
c) Sự khác biệt giữa TCP và UDP:
Khi các nhà cung cấp dịch vụ phát các nội dung IPTV tới các thuê bao, điều quan
trọng là các nội dung này phải đến thiết bị của người dùng đúng lúc và trong dạng đúng.
Nói cách khác, các gói video phải không bị ngắt quãng. Do đó, các nhà cung cấp dịch vụ
cần chắc chắn sử dụng giao thức hỗ trợ khả năng phân phối qua hạ tầng mạng.
Mặc dù TCP cung cấp các ứng dụng với nhiều đặc trưng về mạng so với UDP,

nhưng các nhà cung cấp dịch vụ IPTV không thường chọn TCP là giao thức tryền
tải.Điều này chỉ ra 1 thực tế rằng IPTV là ứng dụng thời gian thực và không có trễ. TCP
có thể đưa ngầm vào sự phân phối nội dung video IP do thực tế rằng giao thức sử dụng cơ
chế điều khiển dòng.
Như vậy, độ tin cậy và khả năng sử lỗi của UDP không bằng TCP nhưng UDP là
giao thức được lựa chọn để phân phát các dịch vụ IPTV . UDP có các nhược điểm sau:
không có khả năng tìm và sửa lỗi. Vấn đề này được khắc phục bằng cách gắn các hàm sửa
lỗi vào các ứng dụng IPTV chạy trên các mạng hoặc trong chính các dòng video.
1.5.6 Lớp IP:
Sau lớp truyền tải là lớp IP(còn được gọi là lớp liên mạng ) Nhiệm vụ chính của
lớp này là đưa các dữ liệu tới các vị trí mạng riêng biệt thông qua nhiều mạng độc lập
được liên kết với nhau được gọi là liên mạng. Lớp này được sử dụng để gửi các dữ liệu
thông qua các đường khác nhau tới đích. IP là giao thức tốt nhất được sử dụng trong lớp
liên mạng. giao thức này cung cấp dịch vụ phân phát gói cơ bản cho tất cả các dịch vụ
IPTV. Các loại dịch vụ này với hệ thống truyền đơn điểm, nơi các gói được truyền từ
nguồn tới 1 IPTVCD đích, khác với hệ thống truyền đa điểm nơi mà các gói được truyền
từ máy chủ tới nhiều IPTVCD.

12


Luận văn cao học

IPv4 là giao thức phổ biến nhất được sử dụng trong mạng IPTV ngày nay. Nhiệm
vụ chính của IP là phân phát các bit dữ liệu trong các gói từ nguồn tới đích. IP sử dụng kĩ
thuật có hiệu quả cao nhất để phân phát dữ liệu. Nói cách khác không có tiến trình nào
đảm bảo quá trình phân phát thông tin qua mạng. Các khối cơ sở của giao thức IP là các
đoạn bit dữ liệu được đặt trong các gói và được định địa chỉ.
Gói IP là đơn vị dữ liệu bao gồm dữ liệu video thực và các thông tin của việc nhận
video từ trung tâm cung cấp dữ liệu IPTV tới đích IPTVCD.

Một điểm đáng chú ý là một vài bit đầu tiên của địa chỉ sẽ định nghĩa các bit còn
lại của trường địa chỉ sẽ được phân chia thế nào cho host và mạng. Để thuận lợi cho việc
sư dụng và quản lí, địa chỉ IP được chia thành các lớp khác nhau.
Lớp địa chỉ IP

Mộ tả
Mô tả một mạng sở hữu số đầu tiên trong địa chỉ IP, có
giá trị từ 0 đến 128. Ba số còn lại được dùng để xác
định một IPTVCD, máy chủ, hay thiết bị mạng khác.
Do đó, một địa chỉ lớp A có địa chỉ mạng 7 bit và địa

A

chỉ host 24 bit. Bit có thứ tự cao nhất được thiết lập
bằng 0
Có 126 địa chỉ mạng lớp A trên thế giới và mỗi mạng
trong số đó có đủ số địa chỉ IP để hỗ trợ hơn 16 thiết bị
mạng. Tất cả các địa chỉ IP lớp A được cấp phép từ
InterNIC từ nhiều năm trước.
Một mạng lớp B có địa chỉ gồm số đầu tiên có giá trị từ
128 đến 191. Giá trị này tương đương với địa chỉ mạng
14 bit và một địa chỉ cục bộ 16 bit. Giá trị của 1 và 0

B

gán cho 2 bit có thứ tự cao nhất.
Có khoảng 16000 mạng lớp B trên Internet, mỗi mạng
có khả năng hỗ trợ 64000 thiết bị mạng. Những tổ chức
lớn hơn và các nhà cung cấp dịch vụ Internet đã cấp

13


Luận văn cao học

phép cho hầu hết hoặc gần hết các địa chỉ này. Ví dụ về
địa chỉ lớp B: 132.6.2.24, trong đó, 132.6 chỉ ra mạng,
2.24 chỉ ra host.
Mạng lớp C có địa chỉ có số đầu tiên có giá trị từ 192
đến 223. Số này tương đương với một địa chỉ mạng 21
C

và địa chỉ cục bộ 8 bit. Giá trị 1,1 và 0 được gán cho 3
bit có thứ tự cao nhất. Có gần 2 triệu địa chỉ mạng lớp
C, mỗi mạng có khả năng hỗ trợ đánh địa chỉ cho 254
thiết bị mạng.
Là phần đầu tiên của địa chỉ có giá trị từ 224 đến 239.

D

Những địa chỉ IP này được sử dụng cho mục đích
truyền đa điểm

E

Địa chỉ mạng lớp E có giá trị từ 240 đến 247 và được
đặt trước để sử dụng sau này

Nhược điểm chính khi sử dụng giao thức IP là không có gì đảm bảo rằng khi nào các
gói tới đúng đích hay gói có đến đúng lúc không.ngay cả thứ tự các gói được chuyển

đến cũng không được xác định. Do đó, lớp IP làm việc cùng với giao thức lớp truyền tải
để đảm bảo rằng các gói đến IPTVCD đúng lúc và theo trật tự đúng. IP cũng làm cho
quá trình phân phát nội video bị trễ.
1.5.7 Lớp liên kết dữ liệu:
Lớp liên kết dữ liệu lấy các dữ liệu thô từ lớp IP và định dạng chúng thành các
gói phù hợp để truyền qua mạng vật lí. Chú ý, lớp liên kết dữ liệu khác với các giao thức
mạng. Kĩ thuật Ethetnet là một trong những kĩ thuật phổ biến hơn được sử dụng trong
hệ thống IPTV. Lớp liên kết dữ liệu bao gồm các chức năng dành cho các mạng dựa
trên Ethernet:
Encapsulation---- Lớp này thêm vào các gói IPTV 1 header. Ethernet header
là loại Encapsulation phổ biến nhất dùng trong lớp liên kết dữ liệu của IPTVCD.
Các thành phần cơ bản của Ethernet header được giải thích trong bảng 3.9.

14


Luận văn cao học

Định địa chỉ---- Lớp liên kết dữ liệu xử lí các địa chỉ vật lí của mạng người
sử dụng và các thiết bị chủ. Hệ thống địa chỉ khác nhau với các topo mạng. Ví dụ,
địa chỉ MAC được sử dụng trong mạng Ethernet. Mỗi thiết bị kết nối với mạng
IPTV thì có 1 địa chỉ MAC. Độ dài của địa chỉ MAC là 48 bit và thường được biểu
diễn bằng 12 số trong hệ 16. Trong 12 số hệ 16 này, 6 số đầu tiên để dành cho nhà
sản xuất thiết bị IPTV và các số còn lại được dùng để định nghĩa giao diện mạng ảo.
Kiểm tra lỗi----- chức năng kiểm tra lỗi được dùng trong vài lớp của mô hình
IPTV, bao gồm cả lớp liên kết dữ liệu. Các gói bị ngắt là lỗi thường gặp trong quá
trình truyền các nội dung video qua mạng dựa trên IP. Phương pháp sửa lỗi thường
dung là kiểm tra dư thừa vòng (CRC) trong IPTV để tìm và loại bỏ các gói bị ngắt.
Sử dụng kĩ thuật CRC thiết bị gửi IPTV thực hiện việc tính toán trên các gói và lưu
trữ kết quả trong gói. Các phép tính toán tương tự cũng được thưc hiện trên thiết bị

nhận khi nhận được các gói. Nếu kết quả tính toán là như nhau, thì các gói được xử
lí bình thường. Tuy nhiên, nếu kết quả này là khác nhau, thì gói bị lỗi sẽ bị loại
bỏ.Thiết bị gửi sẽ tạo một gói mới và gửi lại nó. Thông báo với lớp trên trong mô
hình IPTV khi có lỗi xảy ra là nhiệm vụ chính của lớp liên kết dữ liệu trong kĩ thuật
kiểm tra lỗi mà các hệ thống IPTV end to end.
Điều khiển luồng---- Điều khiển luồng là một trong chức năng của lớp truyền
tải. Trong mạng IPTV, điều khiển luồng cho thiết bị IPTV của người sử dụng không
bị tràn bởi các nội dung. Lớp liên kết dữ liệu cùng với lớp truyền tải thực hiện bất kì
yêu cầu điều khiển luồng nào.
1.5.8 Lớp vật lí:
Lớp vật lí quy định luật lệ truyền các bit số qua mạng. Nó đề cập đến việc
đưa các dữ liệu qua các mạng vật lí riêng biệt như x DSL, và không dây. Lớp này
định nghĩa cấu hình mạng vật lí, thông số kĩ thuật, điện trong môi trường truyền.
Khi dòng bit được truyền qua mạng, các gói được chuyênr từ lớp thấp đến
lớp cao trong mô hình truyền thông IPTV. Ví dụ lớp liên kết dữ liệu sẽ kiểm tra các
gói và loại bỏ đi phần header Ethernet và trường sửa lỗi CRC. Tiếp đó sẽ kiểm tra

15


Luận văn cao học

trường kiểu mã của Ethernet header và xác định gói cần được xử kí bởi giao thức
IP. Do đó gói dữ liệu được chuyển lên lớp mang. Lớp mạng kiểm tra và loại bỏ đi
phần IP header và chuyển gói đó lên lớp truyền tải. Phương pháp bỏ đi phần header
khi qua các lớp khác nhau gọi là bóc gói. Quá trình này tiếp tục đươc thực hiện cho
tới khi gói dũ liệu lên đến tưng trên cùng trong mô hình. Hình ảnh gôc được thể
hiện trên màn hình TV của người xem.
1.6 Ưu điểm của IP và sự lựa chọn IP cho IPTV:
Truyền hình số được định thời một cách chính xác, là dòng dữ liệu liên tục có tốc

độ bit không đổi, thường hoạt động trên các mạng mà mỗi tín hiệu được truyền đều
phục vụ cho mục đích truyền hình. Trái với truyền hình, mạng IP truyền những loại dữ
liệu khác nhau từ rất nhiều nguồn trên một kênh chung, bao gồm thứ điện tử, trang web,
tín nhắn trực tiếp, tiếng nói qua IP (VoIP) mà nhiều loại dữ liệu khác. Để truyền đồng
thời những dữ liệu này, Mạng Internet phân thông tin thành các gói. Như vậy, rõ ràng là
IP và truyền hình không phải là một sự kết hợp hoàn hảo (lý tưởng) về công nghệ.
Mặc dù không tương thích về căn bản, nhưng thị trường IPTV vẫn bùng nổ. Vậy
lý do tại sao lại chọn các mạng dựa trên IP để truyền tín hiệu truyền hình? Câu trả lời
cho câu hỏi này có thể tóm tắt thành năm điểm sau:
- Mạng IP băng rộng đã vươn tới rất nhiều gia đình ở nhiều nước, các nhà cung cấp
dịch vụ truyền hình có thể sử dụng những mạng này để phát các dịch vụ truyền hình
mà không cần xây dựng hệ thông mạng riêng của họ.
- IP có thể đơn giản công việc phát các dịch vụ truyền hình mới, như là chương
trình tương tác, truyền hình theo yêu cầu…
- Giá thành của mạng IP tiếp tục giảm do số thiết bị được sản xuất mỗi năm rất lớn
và sự tồn tại của các chuẩn trên toàn thế giới.
- Mạng IP có mặt trên toàn thế giới, và số người dùng mạng Internet tốc độ cao tiếp
tục tăng rất nhanh.
- IP là công nghệ hoàn hảo cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm sự trao đổi dữ
liệu, mạng cục bộ, chia sẻ tệp tin, lướt web và nhiều nhiều nữa…

16


Luận văn cao học

IP cung cấp cơ chế để định hướng truyền gói giữa các thiết bị được liên kết trong
mạng. IP là một giao thức phổ biến được sử dụng khắp các mạng Internet và hàng
triệu các mạng khác có sử dụng IP. Không có IP, mọi việc sẽ hỗn loạn bởi vì không
có cách nào để một thiết bị gửi dữ liệu một cách riêng biệt tới một thiết bị khác.

Với việc sử dụng các mạng IP để truyền dẫn tín hiệu truyền hình, việc xem
truyền hình hiện đại sẽ rất khác so với xem truyền hình trước đây. Các tín hiệu
truyền hình bây giờ không khác gì những dữ liệu khác. Nhờ đó, ngoài các kênh
truyền hình quảng bá truyền thống, chúng ta sẽ có thêm những kênh truyền hình
riêng biệt, tương tác để thỏa mãn nhu cầu của từng người.

17


Luận văn cao học

CHƯƠNG 2: CHUẨN MÃ HÓA H.264

2.1. Các kĩ thuật nén thông dụng
Nén cho phép các nhà cung cấp dịch vụ truyền các kênh hình và tiếng với
chất lượng cao qua mạng IP băng rộng. Do mắt người ko thể phân biệt được toàn bộ
các phần của hình ảnh. Do đó việc nén sẽ làm giảm độ lớn của tín hiệu ban đầu
bằng cách bỏ bớt các phần của hình ảnh.
2.1.1 Nén MPEG:
MPEG là 1 chuẩn nén được sử dụng rộng rãi trong thông tin vệ tinh, truyền
hình cáp và trong các hệ thống truyền hình mặt đất. MPEG (moving pictures exert
group) được thành lập nhằm phát triển các kĩ thuật nén cho phù hợp vói việc truyền
hình ảnh. Từ khi được thành lập, MPEG đã đưa ra các chuẩn nén như: MPEG-1,
MPEG-2, MPEG4-( Part 2 và part 10), MPEG-7, và MPEG-21. Trong các chuẩn
này, MPEG-2 và MPEG-4 Part 10 được sử dụng rộng rãi trong IPTV.
2.1.2 Chuẩn MPEG-2:
MPEG 2 là 1 công nghệ đạt được thành công lớn và là 1 chuẩn nén có ưu thế vượt
trội dành cho truyền hình số được truyền qua nhiều mạng truyền thông băng rộng.
Chuẩn nén MPEG-2 được chia thành 2 loại nén hình và nén tiếng. Nén hình: Video
ở dạng cơ bản là 1 chuỗi các ảnh liên tục. 1 frame được định nghĩa với 1 chuỗi bit

header. Mắt người thường thấy thoải mái khi xem TV với tốc độ 25 hình/s. Sẽ
không có lợi nếu phát với tốc độ nhanh hơn vì người xem không thể nhận ra sự khác
biệt. do đó có thể dung lượng của những hình ảnh bằng cách nén chúng lại. Các bộ
nén hình được sử dụng với mỗi frame mà vẫn giữ chất lượng hình ảnh cao.
2.1.2.1 Quá trình nén MPEG:
Phần đầu tiên của nén bao gồm 1 quá trình tiền đồng bộ. Quá trình này cơ bản
bao gồm việc làm giảm kích thước của các frame. Làm giảm kích thước của các frame
18


Luận văn cao học

chính là làm giảm số lượng bit , điều này cũng giúp giảm băng thông cần thiết để truyền
tín hiệu. Tuy nhiên, quá trình này không phải ko có trở ngại. Ví dụ, sự giảm kích thước
của khung có thể thường xuyên gây ra những lỗi tỉ số cạnh (giống như sai tỉ lệ 4/3 hay
16/9) khi được thể hiện trên màn hình TV có độ phân giải thấp.
Phần hai của quá trình nén tin hiệu là chia 1 frame ảnh ra thành các block có kích
thước 8 nhân 8 pixel –khối mã hóa nhỏ nhất trong giải thuật của MPEG. Có 3 loại
block; độ chói Y, thành phần màu đỏ Cr hoặc xanh Cb. Các loại block thành phần màu
mang thông tin về những màu khác nhau của hình ảnhtrg khi độ chói mang thông tin về
những phần màu đen hoặc trắng của hình ảnh.
Khi hoàn thành 2 phần trên, MPEG sẽ thực hiện 1 hàm toán được gọi là biến đổi
cosin rời rạc đối với mỗi block riêng biệt. Kết quả thu được là một ma trận hệ số 8*8.
DCT sẽ biến đổi sự khác nhau về không gian thành các tần số khác nhau, nhưng không
làm thay đổi các thông tin trong block, các blcok ban đầu sẽ được tái tạo lại 1 cách
chính xác sử dụng biến đổi ngược. Nguyên tắc thực hiện hàm này bao gồm việc chia các
block thành các phần tùy theo mức độ quan trọng. Những phần quan trọng sẽ đươc giữ
nguyên cho tới bước tiếp theo trong khi các phần còn lại sẽ bị giảm bớt. Điều này sẽ
đảm bảo rằng mắt người không chú ý tới việc những phần không quan trọng của block
bị bỏ bớt khi tốc bít bị hạn chế.

Bước tiếp theo trong MPEG là quá trình lượng tử hóa. Quá trình lượng tử hóa dữ
liệu số là quá trình làm giảm số lượng bít của các block. Mức lượng tử đối với mỗi tìn hiệu
video là rất quan trọng.
Khi tất cả các block trong frame đều đã đc nén lại, MPEG sẽ ngắt các frame thành
1 dạng mới gồm nhiều block gọi l à macro block. Mỗi macro block có kích thướ c 16
nhân 16 chứa các block độ chói và block thành phần màu. Nếu có sự khác biệt giữa
frame cuối cùng và frame hiện tại, các thiết bị nén MPEG sẽ chuyển những block mới này
tới 1 vị trí mới trên frame hiện tại. Điều này giúp không phải gửi đi những hình ảnh mới
hoàn toàn, do đó có thể tích kiệm băng thông. Có 2 cách để thực hiện điều đó:

19


Luận văn cao học

Nén theo không gian : là làm giảm các bít trên từng frame riêng biệt. điều này có
thể đạt được do các pixel luôn đứng cạnh nhau trong các frame thường có giá trị giống
nhau. Do đó thay về mã hóa từng pixel riêng biệt. Kĩ thuật nén theo không gian này mã
hóa sự khác biệt giữa các pixel cạnh nhau. Số lượng bít cần thiết để mã hóa những khác
biệt này ít hơn số lượng bít cần thiết để mã hóa từng pixel riêng biệt.
Nén theo thời gian : là làm giảm các bit giữa các frame liên tục. Trong quá trình
sản xuất video có những thông tin được lặp lại giữa những frame liên tiếp. VD: nếu trên
hình có 1 bức tường , bức tường vẫn xuất hiện liên tục trong 30 hình tiếp theo, mà
không thay đổi ( bức tường đó không thay đổi trong vòng 1s) . thay vì mã hóa 30 lần
liên tục trong 1s, nên thời gian chỉ gửi đi các thông tin dự đoán chuyển động giữa những
frame hình, trong trương hợp của bức tường trong VD trên, dự đoán chuyển động được
đặt = 0.
Có nhiều phuơng thức khác nhau để nén 1 frame hình. VD như với 1 frame hình
có độ phức tạp cao thì cần phương pháp nén có yếu tố nén theo không gian thấp bởi vì chỉ
có 1 phần rất nhỏ các pixel được lặp lại. Nếu tốc đọ bit có sự thay đổi lớn thì khó có thể

truyền đi trong mạng IP, vì thế nhiều bộ mã hóa bao gồm cả chức năng đệm để có thể
điều khiển và quản lí tốc độ chung mà tại đó các bit được truyền đi tới tầng tiếp theo của
hệ thống sản xuất video.
Bước tiếp theo của quá trình nén MPEG là mã hóa các macroblock thành các
slice. Slice là 1 chuỗi ảnh đặt nằm ngang cạnh nhau từ trái sang phải. Nhiều slice kết hợp
với nhau tạo thành 1 hình. Mỗi slice được mã hóa độc lập với nhau để hạn chế lỗi.
2.1.2.2 Các ảnh trong chuẩn nén MPEG:
Chuẩn nén MPEG định nghĩa 3 loại ảnh:
Intra-frame (I-frame)---- frame được mã hóa riêng biệt không phụ thuộc các
frame trước đó hoặc tiếp theo.Mã hóa theo hệ thống đc sử dụng gần giống như nén
JPEG. Đây là frame độc lập và đc sử dụng để tạo ra các loại frame khác.

20


Luận văn cao học

P-frame ( forward predicted frame)---- khung dự đoán ảnh tiếp theo là khung dự
đoán ảnh dựa trên các frame I trước đó. MPEG không thực sự mã hóa ảnh mà chứa các
thông tin về chuyển động cho phép IPTVCD có thể tái tạo lại frame. P-frame yêu cầu ít
băng thông hơn I-frame, điều này là yếu tố quan trọng đối với mạng dựa trên IPTV.
B-frame (Bi-directional predicted frame )---- frame dự đoán hướng: B-frame
là frame đc tạo thành từ việc kết hợp các thông tin từ cả I-frame và P-frame. Mã hóa
B-frame thì tương tự với P-frame, ngoại trừ các vecto chuyển động phụ thuộc vào
các vùng trong các khung tham khảo sau đó. B-frame chiếm ít dung lượng hơn là Iframe va P-frame. Vì thế dòng Mpeg video gồm nhiều B-frame thì chiếm dung
lượng thấp hơn so với dòng chứa các frame I va P. Thậm chí, B-frame giúp làm tối
thiểu băng thông cần thiết đối với các dòng MPEG video. Tuy nhiên, B-frame cũng
có hạn chế đó là độ trễ. Do IPTVCD phải kiểm tra 2 khung trước và sau trước khi
tạo ra B-frame.
3 loại ảnh trên kết hợp với nhau tạo thành 1 chuỗi các frame đc gọi là nhóm ảnh

(GOP ). Mỗi nhóm ảnh bắt đầu bằng một frame I và có một số các frame B và P, Mỗi
nhóm ảnh MPEG có cấu trúc như sau:
[I B B B P B B B P B B B P B B B P]
Mỗi nhóm ảnh cần bắt đầu với một khung I, mặc dù kích thước của mỗi nhóm
ảnh là khác nhau, nhưng trung bình mỗi nhóm ảnh trong IPTV có khoảng 12 đến 15
frame. Mỗi cấu trúc của một nhóm ảnh thông thường có thể được miêu tả bởi 2 thông
số: N, số ảnh trong một nhóm và M, khoảng cách giữa các frame. Các nhóm ảnh được
chia thành 2 loại: nhóm đóng và nhóm mở. Với nhóm đóng, khung B cuối cùng không
yêu cầu khung I đầu tiên cho nhóm ảnh tiếp theo để giải mã, trong khi với nhóm mở cần
yêu cầu khung I cho nhóm ảnh tiếp theo. Các nhóm ảnh sau đó được kết hợp với nhau
để tạo thành dòng video. Mỗi dòng video bắt đầu biết một đoạn mã, theo sau đó là một
header và kết thúc với một mã duy nhất.
Thứ tự các khung được truyền đi trên mạng băng rộng thì khác với thứ tự các

21


Luận văn cao học

khung trong chuối bit đầu vào của bộ mã hóa. Bởi vì bộ giải mã trong IPTVCD cần xử
lý các frame I và P trước khi tạo ra khung B. Mối quan hệ tổng thể giữa các chuỗi ảnh,
ảnh, các slice, các khối macro, các khối và các điểm ảnh được minh họa ở hình sau:

Hình 3. Cấu trúc dòng MPEG video
Mặc dù MPEG-2 được sử dụng trong truyền hình cáp và vệ tinh, nhưng MPEG2 có nhưng hạn chế đối với các mạng có băng thông giới hạn.Do đó một công nghệ nén
mới với nhiều tính năng đã được phát triển trong nhưng năm gần đây vơi mục đích
truyền video qua mạng băng thông giới hạn. MPEG-4 part 10 được sử dụng trong hạ
tầng mạng IPTV.
2.1.3 MPEG-4:
Chuẩn MPEG-4 thành công hơn so với chuẩn MPEG-2. Thêm vào đó, MPEG-4

đưa ra một hệ thống hoàn chỉnh với các đặc điểm hỗ trợ các định dạng dữ liệu. MPEG4 bao gồm rất nhiều phần có thể thực hiện cùng nhau hoặc riêng biệt.
• Phần1:Systems;
• Phần2:Visual;

22


Luận văn cao học

• Phần3:Audio;
• Phần 4: Conformance xác định việc triển khai một MPEG-4 sẽ như thế nào;
• Phần 5: Các phần mềm tham chiếu, đưa ra một nhóm các phần mềm tham chiếu
quan trọng, được sử dụng để triển khai MPEG-4 và phục vụ như một ví dụ demo về
các bước phải thực hiện khi triển khai;
• Phần 6: Khung chuẩn cung cấp truyền thông đa phương tiện tích hợp DMIF
(Delivery Multimedia Integration Framework), xác định một giao diện giữa các ứng
dụng và mạng/lưu trữ;
• Phần 7: Các đặc tính của một bộ mã hoá video tối ưu (bổ xung cho các phần
mềm tham chiếu, nhưng không phải là các triển khai tối thiểu cần thiết).
• Các phần mới bổ xung tiếp cho chuẩn MPEG-4 sau này là:
• Phần 8: Giao vận (về nguyên tắc không được xác định trong chuẩn, nhưng phần
8 xác định cần ánh xạ như thế nào các dòng MPEG-4 vào giao vận IP);
• Phần 9: Mô tả phần cứng tham chiếu (Reference Hardware Description);
• Phần 10: MPEG-4 Advanced Video Coding /H.264 là thành tựu mới nhất về nén
video, trên cơ sở đồng bộ với khả năng tính toán và dung lượng bộ nhớ của các máy
tính PC hiện nay, ứng dụng các phương pháp mã hoá phức tạp hơn nhiều các
phương pháp trước đó và có thể thực hiện cả trong môi trường phần mềm và phần
cứng, do nhóm chuyên gia MPEG hợp tác với nhóm IUT Study Group phát triển và
có nhiều khả năng sẽ trở thành chuẩn mã hoá video qui mô toàn cầu, duy nhất của
ITU và ISO;

• Phần 11: Mô tả khung hình (Scene Description - được tách ra từ phần 1);
• Phần 12: Định dạng file truyền thông ISO (ISO Media File Format);
• Phần 13: Quản lý bản quyền nội dung IPMP (Intellectual Property Management
and Protection Extensions);
• Phần 14: Định dạng fille MP4 (trên cơ sở phần 12);
• Phần 15: Định dạng file AVC (cũng trên cơ sở phần 12);
• Phần 16: AFX (Animation Framwork eXtensions) và MuW (Multi-user Worlds).

23


Luận văn cao học

2.1.4 Công nghệ mã hoá video trong MPEG-4.
Chuẩn MPEG-4 là một chuẩn động dễ thay đổi: với MPEG-4, các đối tượng
khác nhau trong một khung hình có thể được mô tả, mã hoá và truyền đi một cách
riêng biệt đến bộ giải mã trong các dòng cơ bản ES (Elementary Stream) khác nhau.
Cũng nhờ xác định, tách và sử lý riêng các đối tượng (như nhạc nền, âm thanh xa
gần, đồ vật, đối tượng ảnh video như con người hay động vật, nền khung hình…),
nên người sử dụng có thể loại bỏ riêng từng đối tượng khỏi khuôn hình. Sự tổ hợp
lại thành khung hình chỉ được thực hiện sau khi giải mã các đối tượng này.
Các bộ phận chức năng chính trong các thiết bị MPEG-4 bao gồm:
• Bộ mã hoá hình dạng ngoài Shape Coder dùng để nén đoạn thông tin, giúp xác
định khu vực và đường viền bao quanh đối tượng trong khung hình scene.
• Bộ dự đoán và tổng hợp động để giảm thông tin dư thừa theo thời gian.
• Bộ mã kết cấu mặt ngoài Texture coder dùng để xử lý dữ liệu bên trong và các dữ
liệu còn lại sau khi đã bù chuyển động.

24