Nén video theo chuẩn MPEG và ứng dụng

MPEG1 được công bố đầu tiên năm 1988, được biết đến rộng rãi cùng với đ nh dạng audio mp3. MPEG1 được công bố bởi ISOIEC 11172. MPEG1 cho phép mã hóa dữ liệu audio, video lên đến 1.5 Mbits. Hiện tại MPEG1 là chu n phổ biến hiện nay trong nén dữ liệu ít mất mát thông tin. Trong đó 5 tiêu chu n bộ phận quy đ nh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG ──────── * ─────── BÀI TẬP LỚN TRUYỀN THÔNG ĐA PHƢƠNG TIỆN MÃ HỌC PHẦN: IT4681 ĐỀ TÀI: NÉN VIDEO THEO CHUẨN MPEG VÀ ỨNG DỤNG Sinh viên thực : Nguyễn Minh Công – Lớp CNTT1 01 – K57 Trần Trọng Giáp – Lớp CNTT1 02 – K57 Trần Xuân Giáp – Lớp CNTT1 02 – K57 Nguyễn Hữu Phúc – Lớp CNTT1 02 – K57 Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan HÀ NỘI 12-2015 MỤC LỤC Phần 1: T m hi u chung chu n MPEG I MPEG-1 Hệ thống Video Audio II MPEG-2 Hệ thống Video Audio III MPEG-3 IV MPEG-4 V MPEG-7 Phần 2: Sơ đồ, đặc m nén chu n MPEG-1, H.261 so sánh I Nguyên nhân, mục tiêu nén video II Tiền xử lý trước bước vào trình nén III Các thuật toán sử dụng trình nén 10 Biến đổi cosin rời rạc (DCT) 10 Lượng tử hoá (Quantization) 10 Quét zig-zag (zig-zag scan) mã hoá theo loạt dài (RLC) 11 Mã hoá dự đoán (Predictive Coding) 11 Ước lượng chuy n động (Motion Estimation) 12 Mã hoá với từ mã có độ dài thay đổi (VLC) 12 IV Sơ đồ, đặc m nén chu n MPEG-1 13 Mã hoá nội frame (Intra-frame coding) 13 Mã hoá frame (Inter-frame coding) 13 V Sơ đồ chung so sánh 15 Phần 3: Khảo sát thực tế ng dụng chu n truyền th ng giải th ch 17 Phần 4: Thử nghiệm, giải th ch k ch ng dụng c a hai chu n 19 Tài liệu tham khảo 21 Phần 1: Tìm hiểu chung chuẩn nén MPEG Moving Picture Experts Group (MPEG ): nhóm quy tắc, giải thuật đề bơi ISO IEC đ thiết lập tiêu chu n cho việc truyền tải nén video âm MPEG đời vào năm 1988, đến có nhiều chu n MPEG công bố : MPEG 1, MPEG 2, MPEG 3, MPEG 4, MPEG part 2, MPEG 4- AVC, MPEG 7, MPEG21, MPEG A, MPEG B, MPEG C, MPEG D, MPEG E, MPEG V I MPEG-1 MPEG1 công bố năm 1988, biết đến rộng rãi với đ nh dạng audio mp3 MPEG1 công bố ISO/IEC 11172 MPEG1 cho phép mã hóa liệu audio, video lên đến 1.5 Mbit/s Hiện MPEG1 chu n phổ biến nén liệu mát thông tin Trong tiêu chu n phận quy đ nh: - Hệ thống - Video - Audio - Ki m tra phù hợp - Phần mềm tham khảo Liệt kê ng dụng c a MPEG1: - Đ nh dạng mp3 đ nh dạng audio phổ biến PC internet - Hầu hết phần mềm với video hỗ trợ trình giải mã MPEG1 - Sự phổ biến c a audio mp3 cho phép thiết b phần c ng cài đặt có th chơi MPEG1 audio - Hầu hết thiết b kỹ thuật số có th phát lại MPEG1 audio - Trước MPEG2 trở nên phổ biến thiêý b kỹ thuật số vệ tinh, cáp sử dụng MPEG1 - Các tiêu chu n super video CD dựa VCD, sử dụng riêng MPEG1 MPEG2 - Truyền hình kỹ thuật số video: sử dụng ch yếu MPEG1 layer II audio MPEG2 video Hệ thống Hệ thống lưu trữ audio, video mã hóa theo chu n dòng bit Các đ nh dạng thiết kế đặc biệt đ lưu trữ file truyền thông Các lỗi nhỏ dòng bit có th cho kết kết không mong muốn Video MPEG1 - Video đ nh nghĩa ISO/IEC 11172-2 Thiết kế ch u ảnh hưởng lớn H261 Nén video dựa cảm nhận tri giác c a người Xóa bỏ tần số, vùng c a ảnh mà người không th cảm nhận Dựa phương pháp đánh giá theo không gian đánh giá theo thời gian Kỹ thuật giúp MPEG1 tăng chất lượng nén hình ảnh lên 2.1) Màu sắc Sau nén xong màu sắc MPEG1 chuy n sang Y'CbCr Trong thành phần Y ý: mắt người nhạy với độ sáng màu sáng thành phần ( Cb, Cr ) 2.2) Độ phân giải - MPEG1 co th hỗ trợ độ phân giải 4095*4095 - MPEG1 sử dụng độ phân giải thấp 352x240, 352x288, 320x240 - Ngoài MPEG1 chọn chọn độ phân giải thấp với dòng bít thấp 1.5Mb/s Đây thành phần Low Level profile MPEG2 Đây th ng số tối thi u đ giải mã có th sử lý 2.3) Frame MPEG1 có frame phục vụ mục đ ch khác Mỗi frame có cách nén khác nhau, việc phân frame h nh làm giảm đáng k k ch thước c a video Các frame MPEG1 bao gồm: - I-frame: Viết tăt c a Intra- frame, frame c a mã hóa video mã hóa JPEG Đặc m c a I-fame: nén nhanh, k ch thước tập tin lớn Chiều dài I-frame ( thường từ 15-18 ) frame P,b kết hợp Và gọi nhóm hình ảnh GOP - P-frame: ( Predection frame) frame đoán P frame cải thiện nén cách khai thác thời gian dư thừa c a video P frame lưu trữ khác c a frame trước Sự khác c a P-frame frame trước tính toán vector chuy n động macroblock c a khung hình Dữ liệu nhúng vào P frame - B-frame: Frame dự đoán nội suy chiều Một cách th frame hi u giống với P-frame Nhưng cần frame trước sau đ so sánh Tuy nhiên trình giải mã cần đ m lớn đ lưu trữ frame trước sau dẫn đến côngg kềnh độ trễ thời gian Ngoài số phần c ng không hỗ trợ - D-frame: frame chu n c a MPEG nhiên D-frame mã hóa với chất lượng thấp dùng đ xem trước nhanh chóng video tìm kiếm sử dụng video cỡ lớn Tuy nhiên nhiều lý mà D-frame kh ng sử dụng 2.4) Macroblock MPEG1 hoạt động với khối lượng tử 8*8, nhiên màu sắc mẫu phụ thuộc hệ số Điều đặt khối 6, với độ phân giải 16*16 gọi marcoblock Một marcoblock đơn v màu độc lập nhỏ c a video 2.5) Vector Đ tăng độ nén c a video, có khối thay đổi cập nhập Chỉ có hướng khoảng cách c a vector so sánh mã hóa lên inter-frame Ngược lại trình giải mã Audio MPEG1 sử dụng phương pháp loại bỏ âm tần số mà người nhạy cảm không th nghe thấy được, có âm lớn nhiều phát kèm Tai người nhạy với âm tần số tiếng nói người khoảng 16 Hz đến 20kHz Vì âm có tần số cao thấp ngưỡng b lọc MPEG1 audio chia làm lớp Tần số lấy mẫu : 32000, 44100, and 48000 Hz - MPEG I audio Layer 1: 32, 64, 96, 128, 160, 192, 224, 256, 288, 320, 352, 384, 416, 448 kbit/s - MPEG I audio Layer II: 32, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256, 320, 384 kbit/s - MPEG I audio Layer III: 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256, 320 kbit/s MEPG1 ban đầu thiết kế đ sử dụng nén audio cho đài phát sóng âm Các Layer 1,2,3 c a MPEG1 cung cấp biết đến với đ nh dạng MP1,MP2, MP3 Hiện đ nh dạng MP3 phổ biến với audio PC mạng internet Ki m tra phù hợp Các tiêu chu n ki m tra phù hợp đ nh nghĩa c a ISO/IEC 11172-2 Các phần mềm tham khảo Bao gồm phần mềm tham khảo đ nh nghĩa tài liệu ISO/IEC TR- 11172-5 II MPEG-2 Là chu n nén hình ảnh động âm liên kết Được sử dụng nhiều phát kỹ thuật số chu n DVD Video Được ng dụng đ lưu trữ truyền tải video chất lượng MPEG2 phiên th c a MPEG, kết thừa c a MPEG1 Phiên c a MPEG2 kết hợp cộng tác với ITU-T tốc độ bít: 10-15mbit/s Hệ thống Được đ nh nghĩa ISO/IEC 13.818-1 ITU-T REC Video Tương tự MPEG1, MPEG2 hỗ trợ đ nh dạng sử dụng hệ thống truyền h nh phát sóng tương tự MPEG2 kh ng tối ưu hóa cho tốc độ bit thấp đặc biệt tốc độ < 1Mbit/s độ phân giải có độ nét tiếu chu n Audio MPEG2 dùng phương pháp mã hóa âm tùy ng với phiên khác nhau, phiên 1,2,3, Các phiên có cải tiến so với phiên MPEG1 VD: Phiên cho MPEG2 mã hóa đa kênh Một vài ng dụng c a MPEG2 - Các DVD sử dụng MPEG2 với k ch thước cho phép sau: - 720 × 480, 704 × 480, 352 × 480, 352 × 240 pixel (NTSC) - 720 × 576, 704 × 576, 352 × 576, 352 × 288 pixel (PAL) - Tỷ lệ AR: 4:3 16:9 - frame hình : 29, 97 frame/s (NTSC) , 25 frame/s ( PAL) - HDV đ nh dạng đ thu phát lại video độ nén MPEG2 DV - MOD TOD: sử dụng đ ghi lại đ nh dạng dùng máy quay III MPEG-3 Được thiết kế đ sử lý tín hiệu HDTV ( high definition television ) 1080p khoảng 2040 Mbit/s Tuy nhiên chuy n liện lớn thân MPEG2 có th sử lý tín hiệu HDTV, MPEG3 thu gọn lại phiên c a MPEG2 IV MPEG-4 Dùng cho liệu đa phương tiện truyền thông ng dụng tương tác đa phương tiện, đồng liệu MPEG4 kế thừa nhiều đặc m c a MPEG1 MPEG2 Thêm t nh VRML cho dựng hình 3D, cải tiến âm chất lương cao so với phiên MPEG2 -7, Profile and level Các phiên MPEG4 phân đ hỗ trợ ng dụng cụ th Những tập gọi profile, thiết lập giới hạn c a công đ sử lý Level thiết lập cho profile - m c độ cho phép V MPEG-7 Chu n giao diện mô tả nội dung đa phương tiện, hỗ trợ tìm kiếm, xử lý, quản lý liệu đa phương tiện Phần 2: Sơ đồ, đặc điểm nén chuẩn MPEG-1, H.261 so sánh I Nguyên nhân, mục tiêu nén video Tại phải nén video: video không nén chiếm nhiều nhớ MPEG-1 kết hợp tín hiệu âm - hình ảnh tốc độ bit ~1.5Mb/s Nguyên tắc làm việc: so sánh ảnh liền kề xem chúng giống bao nhiêu, phần giống không cần lưu trữ/truyền Video số ch a phần mắt người không nhìn được, có th bỏ Thuật toán nén: MPEG-1 sử dụng nhiều kỹ thuật đ đạt tỉ số nén cao Trong MPEG-1, video chuỗi b c ảnh, b c ảnh coi mảng chiều m, màu sắc m gồm thành phần: Y, Cb, Cr II Tiền xử lý trƣớc bƣớc vào trình nén B c ảnh chụp/khi bi u diễn hình ch a m thuộc kg màu RGB Vì MPEG-1 phải chuy n RGB -> YCbCr trước xử lý Vì mắt người nhạy với thành phần Y (độ sáng) nhạy với Cb, Cr (màu sắc) nên Y nén với độ phân giải kh ng đổi Cb, Cr giảm chiều ngang, dọc 1/2, độ phân giải = 1/4 Y (gọi giảm k ch thước mẫu ki u 4:2:0) Một số cấu trúc lấy mẫu: Ảnh chia làm macroblock: khối k ch thước 16x16 Các macroblock có th chia tiếp làm block 8x8 trước tr nh nén tùy vào phương pháp thực trình nén III Các thuật toán đƣợc sử dụng trình nén Biến đổi cosin rời rạc (DCT): Ảnh chia làm khối 8x8, qua phép biến đổi cosin rời rạc trở thành khối 8x8 khác hoàn toàn biến đổi ngược y hệt khối cũ DCT biến đổi liệu từ miền thời gian sang miền tần số Nếu liệu miền thời gian khác nhiều miền tần số, liệu tần số thấp lớn, tần số cao nhỏ Trong DCT, phần tử v trí (0,0) c a ma trận 8x8 gọi thành phần chiều - bi u diễn miền tần số thấp, phần tử lại gọi thành phần xoay chiều - bi u diễn miền tần số cao Lượng tử hoá (Quantization): 10 Lượng tử hoá chia phần tử c a ma trận 8x8 sau DCT cho phần tử v trí ma trận lượng tử 8x8 quy đ nh trước, làm tròn kết Lượng tử hoá làm nhỏ số lớn, cần dùng t bit đ bi u diễn số Lượng tử hoá làm mát thông tin biến đổi ngược kh ng thu ma trận ban đầu Quét zig-zag (zig-zag scan) mã hoá theo loạt dài (RLC): Sau DCT lượng tử hoá hầu hết giá tr xoay chiều = Sử dụng phương pháp quét zigzag thu nhiều số liền nhau, sau dùng mã hoá theo loạt dài đ đạt tỉ số nén cao Quét zig-zag biến block thành dãy số có th bi u diễn chuỗi bit Mã hóa theo loạt dài là: với chuỗi giá tr liệu giống nhau, ta mã hóa chúng giá tr số lượng Ở mã hoá chuỗi bit thành cặp (skip;value) với skip số lượng số value giá tr khác Ki u mã hoá dùng cho giá tr xoay chiều Mã hoá dự đoán (Predictive Coding): 11 Với phần tử (0;0) dùng mã hoá dự đoán, cụ th dựa vào giá tr đ dự đoán giá tr mã hoá khác biệt Nếu dự đoán ch nh xác th sai số nhỏ Khi mã hoá khác biệt, cần t bit mã hoá giá tr thật MPEG-1 sử dụng kỹ thuật DPCM (Difference Pulse Code Modulation) dạng c a mã hóa dự đoán Ước lượng chuy n động (Motion Estimation): Ước lượng chuy n động dự đoán khối b c ảnh sau sử dụng khối ảnh Khác biệt v trí khối b c ảnh gọi vectơ chuy n động Khác biệt giá tr c a phần tử c a khối gọi sai số ước lượng Trong MPEG-1, mã hoá buộc phải t nh vectơ chuy n động sai số ước lượng Khi giải mã dùng thông số + ảnh tạo ảnh Quá trình gọi bù chuy n động (Motion Compensation) Mã hoá với từ mã có độ dài thay đổi (VLC): Mã Huffman ví dụ Kỹ thuật dùng từ mã ngắn đ bi u diễn giá tr xuất thường xuyên Dùng kỹ thuật chuỗi bit sau mã hoá có th ngắn chuỗi ban đầu Trong MPEG-1 trình mã hoá kết thúc VLC đ giảm dư thừa liệu bước c a giải mã giải mã VLC 12 IV Sơ đồ, đặc điểm nén chuẩn MPEG-1 MPEG-1 sử dụng hai kỹ thuật mã hóa là: mã hóa nội frame (intra-frame coding) mã hóa frame (inter-frame coding) Video chia làm khối ảnh (GOP – group of picture), khối ch a ảnh (frame) gồm loại: ảnh I, ảnh P ảnh B xếp theo th tự tỷ lệ đ nh Mã hoá nội frame (Intra-frame coding): Với chu n MPEG-1 ảnh I (intra-frame) mã hoá cách mã hoá nội frame, t c giảm độ dư thừa ảnh mà kh ng liên hệ với ảnh khác Quá trình mã hoá gần giống chu n JPEG Thực bước h nh: Đơn v mã hoá khối (block) 8x8 macroblock ch a khối: khối Y, khối Cb, khối Cr (ki u 4:2:0) Sử dụng cách ảnh giữ chất lượng cao tỉ số nén thấp Mã hoá frame (Inter-frame coding): Ảnh P ảnh B mã cách này, t c giảm độ dư thừa ảnh mối quan hệ với ảnh khác 13 — Mã hoá ảnh P (predicted): Đơn v thực mã hoá macroblock Với macroblock, có nhiều lựa chọn mã hoá nào, dẫn đến có ki u macroblock khác Cụ th sau: + Sử dụng intra coding hay non-intra coding (mã hoá dự đoán) + Với mã hoá dự đoán th có truyền vectơ chuy n động hay không + Với mã hoá dự đoán, giá tr ma trận sai số ước lượng = macroblock kh ng mã hoá + Sử dụng lượng tử hoá hay kh ng: lượng tử hoá, với tỉ lệ khác làm chất lượng ảnh khác Ki u dự đoán mã hoá ảnh P dự đoán tiến, t c dự đoán dựa ảnh I ảnh P liền trước — Mã hoá ảnh B (bidirectional): Ảnh B chia thành macroblock ảnh I, P Vì ảnh B kh ng dùng đ làm c cho bù chuy n động nên sai số ảnh B quan trọng ảnh I, P Ảnh B giới thiệu đ làm tăng tốc độ frame mà kh ng làm tăng tốc độ bit nhiều Ảnh B giới thiệu vectơ chuy n động lùi dùng đ dự đoán lùi, t c dùng macroblock tương lai dự đoán macroblock vectơ chuy n động lùi sai số ước lượng Điều làm tăng lựa chọn mã hoá ảnh B: dùng vectơ chuy n động tiến, vectơ chuy n động lùi hay kết hợp vectơ —> có ~14 ki u macroblock khác Nếu có vectơ th việc bù chuy n động dựa ảnh trước sau nó, kết tạo thành macroblock bù chuy n động ―nội suy‖ 14 Sơ đồ mã hoá frame h nh: V Sơ đồ chung so sánh Sơ đồ chung nén video chu n MPEG-1 15 Sơ đồ chung nén video chu n H.261 So sánh:  MPEG-1 phát tri n dựa H.261 nên chu n có nhiều m giống  Những m khác c a H.261 MPEG-1: • MPEG-1 cho phép độ phân giải video tùy ý (tối đa 4095x4095) H.261 cho phép video độ phân giải CIF (352x288) QCIF (176x144) • H.261 có đệm đ sau mã hóa, tốc độ bit vượt m c cho phép quay lại lượng tử hóa với ma trận lượng tử khác đ tăng tỉ số nén, giảm tốc độ bit • H.261 có dự đoán tiến MPEG-1 có dự đoán tiến, lùi kết hợp hai • H.261 có I-frame, P-frame, MPEG-1 có thêm B-frame, D-frame (DC) • Vectơ chuy n động H.261 có th ch a số nguyên MPEG-1 có th lẻ 0.5 16 Phần 3: h o át th c t ng dụng chuẩn truyền thông gi i th ch Một số ng dụng c a chu n MPEG-1 H.261:  MPEG-1 chu n c a Video CD đĩa CD Nó thiết kế đ mã hóa video với tốc độ khoảng 1,5 Mbit/s, tỉ lệ nén 26:1 6:1 tương ng với audio video  MPEG-1 ảnh hỗ trợ độ phân giải lên đến 4095x4095 (12 b t) bitrate lên đến 100 Mbit/s MPEG-1 thường sử dụng độ phân giải SIF (Source Input Format): 352 x 240, 352 x 288 320 x 240 Độ phân giải thấp kết hợp với tỉ lệ bitrate thấp 1,5 Mbit/s tạo dòng liệu bít thấp với thông số hạn chế Đây th ng số kỹ thuật tối thi u mà mã hóa/giải mã xử lý được, đảm bảo cân chất lượng phim ảnh hiệu sử dụng, cho phép tri n khai hệ thống phần c ng có chi phí không cao Ví dụ video nén chu n MPEG-1: 17  H.261: Chu n mã hoá Video H.261 ITU công bố vào năm 1990 Nó thiết kế cho liệu tốc độ cấp số nhân c a 64Kbit/s hay gọi p*64Kbit/s (trong p đến 30) H.261 hỗ trợ cho hai độ phân giải, QCIF (176x144) CIF (352x288) Do H.261 hỗ trợ mã hóa video độ phân giải thấp nên ng dụng đ mã hóa video Cuộc gọi Video 18 Phần 4: Thử nghiệm, gi i th ch kịch b n ng dụng c a hai chuẩn tr n Các công cụ, thƣ viện sử dụng - Sử dụng thư viện ffmpeg linux - Sử dụng MediaInfo đ xem thông số video Là phần mềm nguồn mở viết C/C++ có th tải tại: https://mediaarea.net/vi/MediaInfo Với mẫu video raw Video mẫu download tại: http://media.xiph.org/bus_cif.y4m Kịch b n Sử dụng ffmpeg nén chu n mpeg1: - Nén video với bitrate 128kbps - Nén video với bitrate 1024kbps 19 So sánh: + tỉ số nén + tỉ số dòng bit + chất lượng nhìn mắt Tính toán: Tỉ số nén = Dung lượng trước nén/ Dung lượng sau nén Tỉ số dòng bit = H * W * Frame_Rate * 24 /Bitrate liêu sau nén K t qu Tỉ số nén MPEG1 128kbps / 53.29 1024kbps / 29.78 Tỉ số dòng bit MPEG1 128kbps / 106.22 1024kbps / 59.35 Khi thực xem mẫu video nén với bitrate khác Video có bitrate cao cho chất lượng cao 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Department of Computer Science and Information Engineering, National Taiwan University http://www.cmlab.csie.ntu.edu.tw/cml/dsp/training/coding/mpeg1/  Qaiser-Ahmed Patel ―Video Compression: H.261‖, Spring 2004  Roger Cheng ―Video Compression – MPEG‖, Spring 2007 21 [...]... Kịch b n Sử dụng ffmpeg nén chu n mpeg1 : - Nén video với bitrate 128kbps - Nén video với bitrate 1024kbps 19 So sánh: + tỉ số nén + tỉ số dòng bit + chất lượng nhìn bằng mắt 4 Tính toán: Tỉ số nén = Dung lượng trước khi nén/ Dung lượng sau khi nén Tỉ số dòng bit = H * W * Frame_Rate * 24 /Bitrate dữ liêu sau nén 5 K t qu Tỉ số nén MPEG1 128kbps 1 / 53.29 1024kbps 1 / 29.78 Tỉ số dòng bit MPEG1 128kbps... H.261 hỗ trợ mã hóa video ở độ phân giải thấp nên được ng dụng đ mã hóa video trong Cuộc gọi Video 18 Phần 4: Thử nghiệm, gi i th ch kịch b n ng dụng c a hai chuẩn tr n 1 Các công cụ, thƣ viện sử dụng - Sử dụng thư viện ffmpeg trên linux - Sử dụng MediaInfo đ xem thông số video Là phần mềm nguồn mở được viết bằng C/C++ có th tải tại: https://mediaarea.net/vi/MediaInfo 2 Với mẫu video raw Video mẫu được... tỉ số nén, giảm tốc độ bit • H.261 chỉ có dự đoán tiến còn MPEG- 1 có dự đoán tiến, lùi và kết hợp cả hai • H.261 chỉ có I-frame, P-frame, MPEG- 1 có thêm B-frame, D-frame (DC) • Vectơ chuy n động trong H.261 chỉ có th ch a số nguyên MPEG- 1 có th lẻ 0.5 16 Phần 3: h o át th c t ng dụng 2 chuẩn trong truyền thông hiện nay và gi i th ch Một số ng dụng c a chu n MPEG- 1 và H.261:  MPEG- 1 là chu n c a Video. .. Trong MPEG- 1 quá trình mã hoá kết thúc bằng VLC đ giảm dư thừa dữ liệu và bước đầu tiên c a giải mã là giải mã VLC 12 IV Sơ đồ, đặc điểm nén chuẩn MPEG- 1 MPEG- 1 sử dụng hai kỹ thuật mã hóa là: mã hóa nội trong frame (intra-frame coding) và mã hóa giữa các frame (inter-frame coding) Video được chia làm các khối ảnh (GOP – group of picture), mỗi khối ch a các ảnh (frame) gồm 3 loại: ảnh I, ảnh P và ảnh... gi i th ch Một số ng dụng c a chu n MPEG- 1 và H.261:  MPEG- 1 là chu n c a Video CD và đĩa CD Nó được thiết kế đ mã hóa video với tốc độ khoảng 1,5 Mbit/s, tỉ lệ nén là 26:1 và 6:1 tương ng với audio và video  MPEG- 1 ảnh hỗ trợ độ phân giải lên đến 4095x4095 (12 b t) và bitrate lên đến 100 Mbit/s MPEG- 1 thường sử dụng độ phân giải SIF (Source Input Format): 352 x 240, 352 x 288 hoặc 320 x 240 Độ phân... chung và so sánh Sơ đồ chung nén video chu n MPEG- 1 15 Sơ đồ chung nén video chu n H.261 So sánh:  MPEG- 1 được phát tri n dựa trên H.261 nên 2 chu n có rất nhiều đi m giống nhau  Những đi m khác nhau c a H.261 và MPEG- 1: • MPEG- 1 cho phép độ phân giải video tùy ý (tối đa 4095x4095) còn H.261 chỉ cho phép video độ phân giải CIF (352x288) và QCIF (176x144) • H.261 có bộ đệm đ sau khi mã hóa, nếu tốc độ... (zig-zag scan) và mã hoá theo loạt dài (RLC): Sau DCT và lượng tử hoá hầu hết giá tr xoay chiều = 0 Sử dụng phương pháp quét zigzag sẽ thu được nhiều số 0 liền nhau, sau đó dùng mã hoá theo loạt dài đ đạt tỉ số nén cao Quét zig-zag biến block thành một dãy số có th bi u diễn bằng chuỗi bit Mã hóa theo loạt dài là: với một chuỗi các giá tr dữ liệu giống nhau, ta mã hóa chúng bằng 1 giá tr duy nhất và số lượng... lượng phim ảnh và hiệu quả sử dụng, cho phép tri n khai trên các hệ thống phần c ng có chi phí không cao Ví dụ một video được nén bởi chu n MPEG- 1: 17  H.261: Chu n mã hoá Video H.261 được ITU công bố vào năm 1990 Nó được thiết kế cho dữ liệu ở các tốc độ bằng cấp số nhân c a 64Kbit/s hay còn gọi là p*64Kbit/s (trong đó p bằng 1 đến 30) H.261 hỗ trợ cho hai độ phân giải, QCIF (176x144) và CIF (352x288)... số lượng số 0 và value là giá tr khác 0 tiếp theo Ki u mã hoá này chỉ dùng cho các giá tr xoay chiều 4 Mã hoá dự đoán (Predictive Coding): 11 Với phần tử (0;0) chúng ta dùng mã hoá dự đoán, cụ th là dựa vào giá tr hiện tại đ dự đoán giá tr tiếp theo và mã hoá sự khác biệt Nếu dự đoán ch nh xác th sai số sẽ nhỏ Khi mã hoá sự khác biệt, chúng ta cần t bit hơn mã hoá giá tr thật MPEG- 1 sử dụng kỹ thuật... thực hiện xem 2 mẫu video đã nén với 2 bitrate khác nhau Video có bitrate cao hơn cho chúng ta chất lượng cao hơn 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Department of Computer Science and Information Engineering, National Taiwan University http://www.cmlab.csie.ntu.edu.tw/cml/dsp/training/coding /mpeg1 /  Qaiser-Ahmed Patel Video Compression: H.261‖, Spring 2004  Roger Cheng Video Compression – MPEG , Spring 2007 ... tải nén video âm MPEG đời vào năm 1988, đến có nhiều chu n MPEG công bố : MPEG 1, MPEG 2, MPEG 3, MPEG 4, MPEG part 2, MPEG 4- AVC, MPEG 7, MPEG2 1, MPEG A, MPEG B, MPEG C, MPEG D, MPEG E, MPEG. .. chung chu n MPEG I MPEG- 1 Hệ thống Video Audio II MPEG- 2 Hệ thống Video Audio III MPEG- 3 IV MPEG- 4 V MPEG- 7 Phần 2: Sơ đồ, đặc m nén chu n MPEG- 1, H.261 so sánh I Nguyên nhân, mục tiêu nén video II... video CD dựa VCD, sử dụng riêng MPEG1 MPEG2 - Truyền hình kỹ thuật số video: sử dụng ch yếu MPEG1 layer II audio MPEG2 video Hệ thống Hệ thống lưu trữ audio, video mã hóa theo chu n dòng bit Các