ĐỀ TÀI-tìm hiểu về chuẩn mã hóa video MPEG

Sinh viên: Nguyễn Thế Bằng MSSV:20108015 Giảng viên: Trần Nguyên Ngọc 1 I . MPEG là gì ? II . Tổng quan về MPEG III. Cấu trúc chuẩn mã hóa MPEG IV. Thực nghiệm so sánh V . Kết luận 2 MPEG là tên viết tắt của "Nhóm các chuyên gia ảnh động"(The Moving Picture Experts Group) là một sản phẩm nhóm mang tính ISO/IEC được phát triển cho các thiết bị âm thanh và hình ảnh bằng cách nén dữ liệuchuẩn. Chuẩn MPEG lần đầu tiên được ra mắt vào tháng 5 năm 1988 tại Ottawa, Canada. Cho đến ngày nay, MPEG đã phát triển hơn 350 thành viên từ các hội nghi trên tất cả các lĩnh vực công nghiệp, các khu nghiên cứu, đến các trường đại học. Tiêu chuẩn chính thức của MPEG là ISO/IEC JTC1/SC29 WG11 3 4 1.Lịch sử ra đời và phát triển của các chuẩn nén MPEG: 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 MPEG-1 (11/1992) MPEG-2 (H262) (1994/95) MPEG-4v1 (1998) MPEG-4v2 (1999/2000) MPEG-4 (H264) (2003) MPEG-4v3 (2001) 2. Mục đích phát triển MPEG: MPEG (Moving Picture Expert Group)-nhóm chuyên gia về hình ảnh được thành lập với nhiệm vụ xây dựng tiêu chuẩn cho tín hiệu audio và video số. Ngày nay, MPEG đã trở thành một kĩ thuật nén Audio và video phổ biến nhất vì nó không chỉ là 1 tiêu chuẩn riêng biệt mà tùy thuộc vào yêu cầu của từng thiết bị sẽ có tiêu chuẩn thích hợp như 1. MPEG-1 2. MPEG-2 3. MPEG-4 4. MPEG-7 … 5 1. Cấu trúc bitstream của MPEG video 6 Trong đó:  SEQUENCE: Thông tin về chuỗi bit +Video Params: bao gồm chiều rộng, chiều cao, tỉ lệ hình ảnh và tỉ lệ điểm ảnh. +Params bitstream: là bit rate, kích thước bộ đệm và 1 số thông tin khác. +QTs : có 2 loại QTs o Nén trong ảnh ( ảnh I – I Flames) o Nén liên ảnh ( ảnh P – P flames)  GOP ( Group of Picture): Thông tin về nhóm ảnh Là tổ hợp nhiều khung I P B. Cấu trúc nhóm ảnh gồm 2 tham số m và n. Mỗi 1 nhóm ảnh bắt đầu bằng 1 khung I và xác định điểm bắt đầu để tìm kiếm và biên tập. Header của GOP gồm: Time code: Mã xác định thời gian ( giờ, phút, giây) của ảnh GOP params: Mô tả cấu trúc của GOP 7  PICT: Chứa thông tin về ảnh, các tham số trong header của pict: • Type: cho phép bộ giải mã xác định được ảnh mã hóa là ảnh I, P hay B • Buffer Params: Thông tin về Buffer ( chỉ thứ tự truyền khung để bộ giải mã có thể sắp xếp ảnh theo thứ tự đúng • Encode Params: Chứa thông tin về đồng bộ, độ phân giải và phạm vi của vector chuyển động  SLICE: Mảng bao gồm 1 vài khối cấu trúc kề nhau. Thông số của header Slice là: • Vert PoS: Slice bắt đầu từ dòng nào • Thông tin về bảng lượng tử  MB ( MacroBlock): Tham số của header MB gồm • Addr Iner: số lượng MB được bỏ qua • Type: loại vector chuyển động dành cho MB • Qscale: bảng lượng tử dung cho MB • CBP (Coder Block Pattern): chỉ rõ block nào được mã hóa 8 Các cấu trúc lấy mẫu video đầu vào sử dụng trong MPEG 1. Cấu trúc 4:2:2 2. Cấu trúc 4:2:0 9 2. Các loại ảnh trong cấu trúc nén MPEG: Trong nén MPEG người ta sử dụng 3 loại ảnh khác nhau là:  Ảnh I (Intra Pictures): Là thành phần quan trọng nhất chứa tất cả các thông tin để tái tạo lại ảnh sau giải mã -> Tỉ lệ nén thấp. Ảnh P (Predicted piuctures): ảnh dự đoán dựa trên thuật toán đoán bù chuyển động. Tỉ lệ nén cao hơn ảnh I Ảnh B (Bidirectionally Predicted Pictures): tạo ra dựa trên phép nội suy giữa I và P. Tỉ lệ nén là cao nhất 10 [...]... ảnh để làm chuẩn giải mã các ảnh tiếp 14 1 So sánh các chuẩn nén video sử dụng mã hóa MPEG 15 2 Thực nghiệm: Ví dụ 1: Sử dụng phần mềm mã nguồn mở là MediaCoder 0.8.27.5570 Thực hiện nén 1 file video gốc wildwife.wmv thành 1 file video mới theo chuẩn MPEG- 1, MPEG- 2, MPEG- 4 Các phép thử Thay đổi bitrate Thay đổi thông tin nhóm ảnh GOP Thay đổi số lượng ảnh B trong cấu trúc ảnh 16  Thông số Video đầu... ảnh bị nhòe cà chia thành nhiều ô nhỏ trên hình 31  Đã tìm hiểu được về tổng quan cấu trúc cũng như các nguyên lý nén và giải nén của chuẩn mã hóa video MPEG  Đã thử nghiệm được nén video theo chuẩn MPEG  Chưa tìm hiểu được các thuật toán về vector chuyển động biến đổi DCT, mã hóa Entropy  Thực nghiệm còn hạn chế, chưa so sánh được với các chuẩn H261,h264 32 ... Hình ảnh video đầu ra 24  Nén MPEG- 4 điều chỉnh thông số đầu vào: 25  Hình ảnh video đầu ra: 26 Ví dụ 2: chuyển đổi 1 file MPEG- 4(.mp4) về dạng MPEG- 1 1 Thông số video đầu vào: 27 2 Thông số video đầu ra: 28 Video đầu vào lúc đầu: 29 Video đầu ra: 30 Đánh giá:  Với mpeg- 4 có dung lượng lớn (59mB) và cho chất lượng hình ảnh tốt (hình ảnh sắc nét không bị nhòe)  Với mpeg- 1 dung lượng thấp (33mB) và... Nén MPEG- 1: Điều chỉnh thông số video như sau: 18 Nhận xét: Hình ảnh video đầu ra có sự khác biệt rõ rệt Các khối block ảnh có thể nhìn thấy rất rõ ràng Không còn độ mượt hình như trong video gốc Thông số video đầu ra 19 Hình ảnh cho video đầu ra: 20  Nén MPEG- 2: Điều chỉnh video đầu ra như sau 21  Hình ảnh video đầu ra: 22  Vẫn với nén MPEG- 2 nhưng điều chỉnh B-flames = 0 GOP = 3: 23  Hình ảnh video. ..3 Nguyên lý nén MPEG 11 3 Nguyên lý nén MPEG (tiếp) Cơ sở trong nén video MPEG: Là sự kết hợp giữa nén trong ảnh và nén liên ảnh 1 Nén trong ảnh (Intra frame compression): là loại nén nhằm giảm bớt thông tin dư thừa trên miền không Phương pháp nén... macro-block (chứa 16x16 điểm ảnh) 12 4 Nguyên lý giải nén MPEG 13 4 Nguyên lý giải nén MPEG (tiếp)  Nếu là ảnh I bắt đầu ở mỗi nhóm ảnh trong chuỗi thì ở đầu ra sẽ nhận được ảnh hoàn chỉnh ( vì ảnh I chỉ có nén trong ảnh), sẽ được lưu trong bộ nhớ ảnh và được dùng để giải mã các ảnh tiếp theo  Nếu là ảnh loại P thì cũng thực hiện giải lượng tử hóa và biến đổi DCT ngược kết hợp sử dụng vector chuyển . bị sẽ có tiêu chuẩn thích hợp như 1. MPEG- 1 2. MPEG- 2 3. MPEG- 4 4. MPEG- 7 … 5 1. Cấu trúc bitstream của MPEG video 6 Trong đó:  SEQUENCE: Thông tin về chuỗi bit +Video Params:. Giảng viên: Trần Nguyên Ngọc 1 I . MPEG là gì ? II . Tổng quan về MPEG III. Cấu trúc chuẩn mã hóa MPEG IV. Thực nghiệm so sánh V . Kết luận 2 MPEG là tên viết tắt của "Nhóm các. ngược lưu vào bộ nhớ ảnh để làm chuẩn giải mã các ảnh tiếp 14 1. So sánh các chuẩn nén video sử dụng mã hóa MPEG 15 2. Thực nghiệm: Ví dụ 1: Sử dụng phần mềm mã nguồn mở là MediaCoder 0.8.27.5570