Tài liệu tham khảo Đa truyền thông (Phần 7)

Nội dung text: Tài liệu tham khảo Đa truyền thông (Phần 7)

1. H.261H.261 • Khái nim • ITU(CCITT)H.261đưc phát trin cho dch v truyn hình hi ngh và videophonequa ISDN tc đ px64kbps(p=1 30). • Ví d:Tc đ 64kbpstruyn 48kbpsvideo,16kbpsaudio. • Truyn hình hi ngh yêu cu cht lưng nh cao hơn,p ≥6,tc đ ≥ 384kbps. • Là cơ s cho các chun nén sau này như MPEG1,2. • Cácđctính: Tr mã hố <150ms,
   truyn hình hi ngh songcơng,gây n tưng tt cho khán gi. Thc hin trên linh kin VLSI(giá thành thp)
   m rng th trưng các dch v videophone, truyn hình hi ngh. – Các dng nh ngõ vào • Kh năng phi hp gia các chun 625và 525dịng ca TV,H.261s dngdng thc trung gian chung CIF(CommonIntermediateFormat)vi các tc đ bitthp hơn,H.261s dng dng cĩ tc đ nh hơn ¼ là QCIF(Quadrature). • Vi tc đ 30khung hình/s thì tc đ d liu ca CIFlà 37.3Mbps,QCIFlà 9.35Mbps. Tc đ càng thp thì càng gim s khung hình/s Page 27 H.261H.261 • Ghép tín hiu video • Mc đích:ðnh nghĩa cu trúc d liu đ b gii mã cĩ th hiu đưc khi nhn dịng bit. • Tín hiu videođưc phân thành các lp.Mi lp như vy đu cĩ headerđ đnh nghĩa các tham s đưc s dng bi b mã hố khi to ra dịng bits. • Lp nh đưc phân thành các nhĩm khi GOB(GroupofBlock). • Các GOBbao gm các MB(MacroBlock). • MBlà đơn v nh nht bao gm 4khi 8x8ca tín hiu Yvà hai khi 8x8ca tín hiu sc. ¼ MB Y1 Y2 CR CB Y3 Y4 Hình 315Macroblock Page 28
2. H.261H.261 • Lp GOBluơn đưc kt hp ca 33macroblock,hp thành matrn 3x11.Chú ýrng mi MBcĩ mt headercha đa ch MBvà kiu nén,tip theo là d liu ca khi. Kiu S GOB/khung S MB/GOB Tng MB/khung CIF 12 33 396 QCIF 3 33 99 • Cui cùng,lp nh bao gm headernh theo sau bi d liu cho các GOB.Mt headercha d liu là dng nh (CIFhayQCIF)và s khung.Chú ýrng nh CIFcĩ 12GOBcịn QCIFch cĩ 3GOB. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 • Cu trúc MB MBA MTYPE MQUANT MVD CBP BlockData ða ch MB Dng Intra,Inter Vectorchuyn đng D liu H s lưng t Mu khi đã mã hố Page 29 H.261H.261 • Cu trúc chui bitH.261 PSC TR Ptype GOB GOB GOB GOBStart Grp# Gquant MB MB MB MBA Mtype Mquant MVD CBP B0 B5 DC Skip,val Skip,val EOB Hình 316Cu trúc chui bitsH.261 • PSC:PictureStartCodeBt đu mt nh. • TR:Temporalo ReferenceS dng đ đng b audio • Ptype:Kiu nh (khung Phaykhung I). • Grp#S group. • GQuant:Lưng t c nhĩm vi cùng mt h s lưng t. Page 30
3. H.261H.261 • Các khung I P P P I P P P Hình 317Chui các khung H.261 • IntraFrame:Trong khung,khung Icho kh năng truy cp ngu nhiên,kiu nén intra tương t như JPEGda trên mã hố DCTtng MB. • InterFrame:Liên khung,liên h vi các khung Ivà Ptrưc,MBđu cĩ th bù chuyn đng MC(MotionCompensation)hoc khơng.Mã hố DCTsai bit d đốn.Cung cp các tuỳ chn cho tng MB như lưng t vi cùng h s lưng t, s dng b lc bù chuyn đng. Page 31 H.261H.261 • Mã hố trong khung Hình 318Mã hố trong khung H.261 Page 32
4. H.261H.261 • Sơđ mã hố trong khung Hình 319Mã hố khung I “Control” điu khin tc đ bitvà b đm,nu b đm đy thì gim tc đ bit. “Memory” dùng đ lưu hình nh đưc khơi phc li vi mc đích tìm vectorchuyn đng cho FramePtip theo. Page 33 H.261H.261 • Mã hố liên khung Hình 320Mã hố liên khung H.261 Page 34
5. H.261H.261 • Sơđ mã hố liên khung Hình321Sơđ mã hố khung P Page 35 H.263H.263 • Khái nim • Tiêu chun ci tin H.261cho videotc đ thp,cĩ th truyn trên mng đin thoi cơng cng PSTN,đưc cơng nhn năm 1996. • Ging như H.261,mã hố DCTcho các MBtrong IFramevà DCTsai bit d đốn trong PFrame. • Tcđtithiu • Ưu đim: • Chính xác sai bit d đốn vi ½ pixel. • Khơng hn ch vectorchuyn đng. • Mãhốshctheocúpháp. • D đốn thun li vi các khung P. • Ngồi CIF,QCIF,H.263cịn h tr SQCIF,4CIFvà 16CIFvi đ phân gii tín hiu chĩi tun t là 128x96,704x576,1408x1152.ð phân gii tín hiu sc bng ¼ tínhiuchĩi. Page 36
6. MPEGMPEG 11 • Khái nim • MPEG1là mt chun đưc phát trin và thùa nhn năm 1992đ lưu tr videodng CIFvà kt hp vi audiokhong 1.5Mbpstrên nhiu mơi trưng lưu tr s khác nhau như CDROM, DAT,Winchester,đĩa quang vi ng dng chính là các h thng đa mơi trưng trc tuyn. • Thut tốn MPEG1tương t như H.261nhưng vi mt vài đc tính b sung.Cht lưng ca MPEG1nén và gii nén tín hiu CIFkhong 1.2Mbps(tc đ video)tương đương vi cht lưng videotương t VHS. • ðc tính • Là tiêu chun tng quát cú pháp,h tr ưc lưng chuyn đng,d đốn bù chuyn đng, DCT,lưng t và VLC. • Khơng đnh nghĩa các thut tốn xác đnh c th mà thit k b mã hố linh hot. • Kh năng phc v các nh khác nhau,hot đng trên các thit b,tc đ khác nhau. • Truy cp ngu nhiên da vào các đim truy cp đc lp (khung I). • Tìm nhanh xem như quét dịng bitmã hố,ch hin th các khung đưc chn. • Tr mã hố và gii mã hp lý (1s),gây n tưng tt cho truy cp videođơn cơng. Page 37 MPEGMPEG 11 • Dng tín hiu ngõ vào • MPEG1ch xét tín hiu videolu tin.ð đt đưc tc đ bit1.5Mbps,videongõ vào thưng đưc chuyn đi trưc khi đưa vào dng ngõ vào chun MPEGSIF(StandardInput Format). • Khơng gian màu (Y,C r,Cb)đã đưc tha nhn theo khuyn ngh CCIR601.Trong SIF MPEG,kênh chí là 352pixelx240dịng và 30khung/s. S pixelln nht trên mt dịng:720. S dịng ln nht trên mt nh:576. S nh trong mt giây:30. S macroblock trên mt nh:396. S macroblock trên mt giây:9900. Tc đ bitti đa:1.86Mbps. Kích thưc b đm gii mã ti đa:376.832bits. Chú ý: Ràng buc trên khơng cĩ nghĩa là tín hiu videođưc nén vi tc đ ti đa. Page 38
7. MPEGMPEG 11 •Cu trúc d liu và các kiu nén • Cu trúc d liu gm 6lp,cho phép b gii mã hiu đưc nhng tín hiu chưa xác đnh. 1)Các chui đưc đnh dng bi mt vài nhĩm nh GOP. 2)Nhĩm nh to nên nh.Nhĩm nh đưc xác đnh bi hai thơng s mvà n.Thơng s m xác đnh s khung hình Pvà khung hình Bxut hin gia hai khung hình Ign nhau nht.S n xác đnh s khung hình Bgia hai khung P. 3)nh bao gm các phn (slice).Cĩ 4dng nh tương ng vi các kiu nén,đĩ là nh I,nh P,nh Bvà nh D. nh Ilà nh đưc mã hố DCTtrong khung s dng thut tốn giơng như JPEG.Chúng cho phép các đim truy cp ngu nhiên đn chui.Cĩ hai dng nh đưc mã hố liên khung là nh Pvà nh B.Các nh này mã hố DCTbù chuyn đng sai bit d đốn.Ch cĩ vic d đốn ti là đưc s dng trong kiu nh P,là các nh đưc mã hố liên quan đn nh Ivà P trưc đĩ.S d đốn trong nh Bcĩ th là ti hoc lùi hoc liên h hai chiu ti các nh Ihoc Pkhác.Các nh Dch cha các thành phn DCtrong mi khi vi mc đích cho các tc đ bit rt thp.S khung I,Pvà Btrong mt GOPđưc áp dng mt cách ph thuc,ví d tuỳ thuc vào thi gian truy cp và các tc đ bityêu cu. Page 39 MPEGMPEG 11 • Ví d: • Mt GOPnhư hình v đưc kt hp bi 9nh.Chú ýrng khung đu ca mi GOPluơn là mt nh I.Trong MPEG,trt t trong các nh khơng cn thit ging nhau theo th t liên tip. Nghĩa là th t truyn nh và th t nh hin lên màn hình là khơng ging nhau.nh trong hình v cĩ cĩ th đưc mã hố trong mt trt t như sau:0,4,1,2,3,8,5,6,7hay0,1,4,3,8, 5,6,7 Khi d đốn vi các nh Pvà Bnên da trên các nh đã đưc truyn I B B B P B B B P 01234 56789 Nhĩm nh Hình 322Nhĩm nh trong MPEG1 Page 40
8. MPEGMPEG 11 4) Các phn (slice) đưc to bi các macroblock. Chúng đưc đưa ra vi mc đích nh I nh P nh B khơi phc li. Intra Intra Intra 5)S kt hp các macroblock MBlà tương t IntraA IntraA IntraA như H.261.Mt vài tham s nén cĩ th đưc InterD InterF mang trong MBcơ s.Các dng MBnhư bng bên. InterDA InterFD I:Ni suy(hai hưng); B:Lùi InterF InterFDA A:Thích ng; F:Ti InterFD InterB D:Sai bit d đốn. InterFDA InterBD 6)Các khi là các mng 8x8pixels.Chúng là Skipped InterBDA mt đơn v DCTnh nht. InterI Các tiêu đ đưc đnh nghĩa cho các chui, GOP,nh,phn và các MBđ xác đnh đc nht InterID d liu sau nĩ. InterIDA Skipped Page 41 MPEGMPEG 11 • Kiu nén trong khung • Các giá tr cưng đ ca đim nh đưc mã hố DCTtheo cách tương t như JPEGvà kiu intraca H.261. • Vic nén đt đưc bng s kt hp ca lưng t hố và mã hố chiu dài thay đi ca các h s 0. • MPEGcho phép lưng t hố khơng gian thích ng bng vic đưa ra t l lưng t MQUANTtrong cú pháp. • Cĩ hai kiu MBtrong các nh I: MB“Intra” đưc mã hố vi matrn lưng t hố hin thi. MB“IntraA” thì matrn lưng t hố đưc t l bi h s MQUANTđưc truyn trong header. Chú ýrng MQUANTcĩ th thay đi trong MBcơ bn đ điu khin tc đ bithoc vi mc đích lưng t. MPEGđã đưc chng minh rng kiu nén Intracung cp 30%nén tt hơn sovi JPEGv tính lưng t thích ng. Mã hố các h s DCTsau lưng t ging như JPEG. Page 42
9. MPEGMPEG 11 •Kiu nén liên khung • Trong các kiu nén liên khung,s d đốn thi gian đưc tin hành và kt qu sai bit d đốn đưc mã hố DCT.Cĩ hai dng kiu d đốn thi gian đưc cho phép trong MPEG1,đĩ là d đốn ti (khung P)và d đốn hai hưng (khung B). • Khung P(d đốn bù chuyn đng) • Hình 323D đốn bù chuyn đng ti • S dng các MBthích hp nht trong khung trưc (tham chiu)đ d đốn bù chuyn đng trong khung hin hành.Thích hp nht da vào trung bình bình phương ti thiu hoc trung bình tuyt đi ti thiu. • S dng thut tốn ưc luưng chuyn đng na pixelvi hai bưc thơ và tinh. Page 43 MPEGMPEG 11 • Khung B(d đốn hai hưng,ni suy) • Là đc trưng ca MPEG. Hình 324D đốn hai hưng • D đốn MBcho khung hin hành da vào:Khung trưc;khung sau và trung bình MBca khung trưc và khung sau. • Ưu đim:Hiu qu trong vic nén nu dùng khung Bđ d đốn chu khung sau,trung bình MCquahai khung cho SNRtt hơn. • Nhưc:Cn ít nht hai khug tham chiu I,P;nu s dng khung Bquá nhiu thì khong cách gia các khung tham chiu I,Ptăng
   tr mã hố ln. Page 44
10. MPEGMPEG 11 • Mã hố MPEG1 Hình 325Mã hố MPEG1 Page 45 MPEGMPEG 11 • Gii mã MPEG1 Hình 326Gii mã MPEG1 Tng quan,b mã hố MPEG1tin hành các bưc sau: Quyt đnh nhãn ca các khung I,Pvà Btrong mt GOP. ðánh giá chuyn đng cho mi MBtrong các nh P,B. Xác đnh kiu nén MTYPEcho mi MB. ðt t s lưng t MQUANTnu lưng t thích ng đưc chn. B gii mã MPEG1hot đng theo hưng ngưc li. Page 46
11. MPEGMPEG 22 • Khái nim • Cht lưng MPEG1 tc đ 1.2Mbpscho thy khơng th chp nhn đưc vi các ng dng gii trí. • MPEG2là mt phiên bn m rng ca MPEG1đ cung cp phm virng ca các ng dng vi các tc đ bitvà các đ phân gii khác nhau (220Mbps). ðc trưng ca MPEG2: Cho phép ngõ vào kt hp (interlace), đ phân gii Dng nh trong MPEG2 cao,ly mu ph thay đi ca các kênh sc. Videolu tin Videokt hp Cung cp dịng bitco dãn. Khung nh Khung nh Trưng nh Cung cp các tuỳ chn I,Phoc B I,Phoc B I,Phoc B lưng t hố và mã hố. Hình 327Dng nh trong MPEG2 Page 47 MPEGMPEG 22 • Các hình thái ca MPEG2 Hình thái đơn gin:S bưc nén thp nht,ch cho phép mã hố các nh loi Ihoc P,khơng cho phép mã hố các nh loi B.Tc đ ti đa ca hình thái này là 15Mbps. Hình thái chính:Cho phép s dng tt c các loi nh nhưng khơng to ra các mc bt kỳ.Cht lưng nh tt hơn hình thái đơn gin nhưng tc đ bitkhơng đi. Hình thái phân cp theo SNR:Tính phân cp theo SNRcĩ nghĩa là cĩ s tho hip v cht lưng hình nh vi t s tín hiu trên tp âm.H tr cho các tc đ 4và 15Mbps. Hình thái phân cp theo khơng gian:Tính phân cp theo khơng gian là cĩ s tho hip v đ phân gii.H tr tc đ bit60Mbps. Hình thái cao:Bao gm các cơng c ca các hình thái trưc cng vi kh năng mã hố các tín hiu màu khác nhau cùng mt lúc.Là h thng hồn ho đưc thit k cho tồn b các ng dng mà khơng b gii hn bi tc đ cao. Page 48
12. MPEGMPEG 44 • Phiên bn 1:8/1998. • Phiên bn 2:12/1999. • Phát trin cho tc đ bitrt thp:4.8đn 64kbps,tuy nhiên,sau đĩ đã nâng tc đ lên đáng k. – Video:5kbpsđn 10Mbps. – Audio:2kbpsđn 64kbps. • H tr cácpháttrinriêngchocácđitưngkhácnhau tokhnăngthíchnghi,linhđngđ cithinchtlưng cacácdchvnhưdigitaltelevision, animation graphics, WorldWideWebvà cácm rngcachúng. Page 49 MPEGMPEG 77 • MPEG7 – ðưc tha nhn thành tiêu chun quc t vào tháng 7/2001. – ð xut cho vic tìm kim,chn la,qun lý và phân tích thơng tinđa phương tin. – ðưcgilà “Giao tip mơ t ni dungđa mơi trưng”. – Khơngtptrungvàomtngdngc th,khơngphilà mttiêu chunmãhĩathcs choaudio,videohaymultimedia. – Baogm: – Tpcácsơđ mơt và cácb mơt. – Ngơnng xácđnhchocácsơđ nàygilà DescriptionDefinition Language (DDL) – Sơđ mãhĩamơt. Page 50