Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)

Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)Đánh giá hiệu năng của kỹ thuật mã hóa video hevch.265 truyền hình qua mạng IP (tt)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - NGUYỄN HỮU BẰNG ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA KỸ THUẬT MÃ HÓA VIDEO HEVC/H.265 TRUYỀN HÌNH QUA MẠNG IP CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG MÃ SỐ: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2017 i Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS VŨ VĂN SAN Phản biện 1: ………………………………………………………………… Phản biện 2: …………………………………………………….…………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông ii LỜI NÓI ĐẦU Với bùng nổ Internet, đặc biệt Internet băng thông rộng làm thay đổi nội dung kỹ thuật truyền hình Hiện tại, phần lớn nội dung truyền hình dừng lại mức độ nét cao, tương lai độ nét siêu cao xu tất yếu Hệ phát triển sức ép ngày lớn lên hạ tầng truyền dẫn Để giải vấn đề này, chuẩn mã hóa video hệ phát triển với tên gọi mã hóa video hiệu suất cao (HEVC/H.265) Với mục đích đưa đánh giá khách quan hiệu kỹ thuật mã hóa video HEVC/H.265 truyền hình qua mạng IP, em xin chọn đề tài nghiên cứu “Đánh giá hiệu kỹ thuật mã hóa video HEVC/H.265 truyền hình qua mạng IP.” Tổng quan, luận văn gồm chương: Chương trình bày mã hóa video hiệu suất cao HEVC Chương giới thiệu truyền hình qua mạng IP Chương đánh giá hiệu chuẩn mã hóa HEVC kịch truyền hình qua mạng IP Sau thời gian nỗ lực tìm hiểu với bảo tận tình thầy cô khoa, đặc biệt giảng viên TS Vũ Văn San, em hoàn thành luận văn Do đề tài vốn kiến thức thân hạn chế nên không tránh sai sót, kính mong quý thầy cô bạn đóng góp ý kiến để luận văn hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Văn San thầy cô Khoa Quốc tế Đào tạo tận tình giúp đỡ em suốt thời gian qua Hà Nội, tháng năm 2017 Nguyễn Hữu Bằng CHƯƠNG 1: 1.1 1.1.1 KỸ THUẬT MÃ HÓA VIDEO HEVC/H.265 Giới thiệu chung mã hóa video Tổng quan mã hóa video Một tín hiệu video số thường chứa lượng lớn liệu, gặp nhiều khó khăn việc lưu trữ truyền băng thông kênh truyền hạn chế Vì để tiết kiệm không gian lưu trữ băng thông kênh truyền ta cần nén (mã hóa) tín hiệu Để đánh giá chất lượng ảnh (hay khung ảnh video) đầu mã hóa, ta thường sử dụng tham số sau để đánh giá: - Sai số bình phương trung bình – MSE (Mean Square Error) định nghĩa cho cường độ sai khác ảnh gốc ảnh dự đoán [1]: Mean Squared Error : MSE  N2 N 1 N 1   (C i 0 j 0 ij  Ri j ) (1.1) - Tỉ số tín hiệu nhiễu đỉnh – PSNR (Peak to Signal to Noise Ratio) [1] (2b  1)2 Peak signal to noise ratio : PSNR  10log10 (db) MSE (1.2) Trong đó: + N×N kích thước bù chuyển động + hệ số Ci, j Ri, j tương ứng với mẫu vùng mẫu tham khảo + b số lượng bit/ mẫu Thông thường, PSNR ≥ 40dB hệ thống mắt người gần không phân biệt ảnh gốc ảnh khôi phục, tức ảnh nén có chất lượng xuất sắc • Nếu 30 dB  PSNR < 33 dB chất lượng ảnh nén bình thường, mắt người có phân biệt • Nếu PSNR < 30 dB chất lượng ảnh nén 1.1.2 GOP Một GOP (nhóm hình ảnh) xác định thứ tự mà khung hình intra inter xếp Một chuỗi video thường gồm GOP liên tiếp Cấu trúc GOP thường xác định số cho biết khoảng cách hai ảnh (I P) Việc lựa chọn kích thước GOP phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác kích cỡ DPB độ trễ [2] 1.1.3 Lớp mạng trừu tượng (NAL) Lớp mạng trừu tượng tính thiết yếu, có sẵn H.264/AVC HEVC Về bản, phương pháp chia luồng bit video thành đơn vị NAL Nhìn chung, HEVC H.264/AVC có chung cấu trúc trừ số bit mào đầu [3] 1.2 1.2.1 Chuẩn mã hóa video H.264/AVC Bối cảnh đời phát triển H.264 chấp thuận tổ chức truyền thông quốc tế ITU-T với tên gọi Recommendation H.264 tổ chức chuẩn hóa quốc tế (ISO/IEC) với tên gọi International Standard 14496-10 (MPEG-4 part 10) Advanced Video Coding 1.2.2 Nguyên lý hoạt động Ngoại trừ tính lọc tách khối, H.264 bao gồm khối chức chuẩn mã hóa trước dự đoán, biến đổi, lượng tử hóa mã hóa entropy Sự thay đổi quan trọng H.264 đến từ cải tiến chi tiết bên cách khối chức 1.2.3 Các đặc điểm bật So với chuẩn mã hóa video trước đó, H.264/AVC có số đặc điểm bật sau: • Bù chuyển động với kích cỡ khối thay đổi • Bủ chuyển động xác đến phần tư mẫu • Tách riêng hình ảnh tham khảo hình ảnh hiển thị • Dự đoán trọng số • Sử dụng lọc tách khối • Dự đoán ảnh sử dụng không gian định hướng Ngoài ra, H.264/AVC có số đặc tính làm tăng cường khả chống sai số liệu như: • Tham số cấu trúc • Cấu trúc cú pháp NAL • Kích cỡ mảnh linh hoạt • Dữ liệu dư ảnh 1.3 Chuẩn mã hóa video HEVC/H.265 Bối cảnh đời phát triển 1.3.1 Tiêu chuẩn Mã hóa video hiệu suất cao (High Efficiency Video Coding) phản ánh kinh nghiệm tích lũy khoảng bốn thập kỷ nghiên cứu ba thập kỉ chuẩn hóa cho công nghệ mã hóa video kỹ thuật số Kết quả, thức chuẩn hóa ITU-T Recommendation H.265 ISO/IEC International Standard 23008-2 (MPEG-H part 2) Nguyên lý hoạt động 1.3.2 Tiêu chuẩn HEVC thiết kế cho nhiều mục đích, bao gồm hiệu mã hóa, dễ dàng tích hợp hệ thống truyền dẫn phục hồi liệu bị tính khả thi sử dụng kiến trúc xử lý song song 1.3.3 Các đặc điểm bật Về HEVC/H.265 có cấu trúc tương tự chuẩn trước đó, nhiên HEVC có nhiều cải tiến để đem lại khả mã hóa với hiệu suất cao 1.3.3.1 Cấu trúc khối linh hoạt Thay sử dụng khối macroblock H.264/AVC tiêu chuẩn mã hóa trước đó, HEVC/H.265, hình ảnh chia thành nhiều khối vuông, gọi khối mã hóa (CTB – Coding Tree Blocks) Mỗi thành phần CTB sáng kết hợp với hai thành phần CTB màu cú pháp gộp chung gọi đơn vị mã hóa (CTU – Coding Tree Units) CTU đại diện cho đơn vị xử lý HEVC tương tự khái niệm macroblock tiêu chuẩn mã hóa video trước Kích thước CTU lớn thường cho hiệu suất mã hóa tốt làm tăng thời gian mã hóa giải mã yêu cầu nhớ khả tính toán phức tạp Hình 1.10: Chia CTU thành CU theo cấu trúc tứ phân [4] Các CTB chia nhỏ theo cấu trúc mã hóa thành khối mã hóa (CB) Đó đối tượng mà mã hóa định dự đoán ảnh hay dự đoán bù chuyển động Một CTU chia thành CU với kích cỡ khác Tương tự CTU, thành phần CB sáng kết hợp với hai thành phần CB màu với cú pháp liên quan tạo thành đơn vị mã hóa (CU) Một CTB chứa thành nhiều CU Và CU phân chia thành đơn vị dự đoán (PU) đơn vị biến đổi (TU) Hình 1.11 : Chia CU thành PU [4] Hình 1.12: Chia CTB thành TB CB theo cấu trúc tứ phân [4] Quyết định mã hóa dự đoán liên ảnh hay ảnh thực cấp CU 1.3.3.2 Phân vùng hình ảnh Giống H.264/AVC, HEVC/H.265, hình ảnh phân chia thành nhiều mảnh (slice) Một mảnh chứa nhiều CTU macroblock Sự khác biệt HEVC/H.265 mảnh giải mã độc lập mà không phụ thuộc vào mảnh khác ảnh 1.3.3.3 Xử lý song song Phần cứng ngày cho phép tận dụng khả đa luồng kiến trúc tiết kiệm điện Nhờ khả đa luồng, hiệu xử lý cải thiện đáng kể Trong HEVC/H.265 giới thiệu hai công cụ hỗ trợ xử lý đa luồng: • Xử lý song song đầu sóng (WPP) • Tile 1.3.3.4 Dự đoán ảnh Với tiêu chuẩn HEVC, trình dự đoán ảnh bao gồm ba bước: xây dựng mảng mẫu tham khảo, dự đoán mẫu hậu xử lý Ba bước thiết kế tối ưu để đạt hiệu mã hóa cao giảm thiểu yêu cầu tính toán mã hóa giải mã Các thiết lập chế độ dự đoán bao gồm phương pháp mô hình hóa loại nội dung thường xuất video hình ảnh tĩnh Phương pháp dự đoán ảnh chia thành hai loại Loại dự đoán hướng Dự đoán hướng cung cấp khả mô hình hóa với độ xác cao cho đối tượng có cấu trúc định hướng Phương pháp thứ hai, dự đoán phẳng dự đoán DC hiệu với khu vực hình ảnh mịn Tổng cộng có 35 chế độ hỗ trợ 1.3.3.5 Dự đoán liên ảnh Trong dự đoán ảnh chủ yếu khai thác mối tương quan mẫu không gian lân cận dự đoán liên ảnh lại tận dụng tương quan thời gian hình ảnh để xây dựng dự đoán bù chuyển động (MCP) cho khối mẫu ảnh Một khối tương ứng hình ảnh giải mã trước sử dụng làm yếu tố dự báo cho hình ảnh sau HEVC sử dụng hai chế độ: dự đoán vector chuyển động nâng cao (AMVP) chế độ kết hợp Bộ mã hóa định hai chế độ cho PU Mỗi chế độ xây dựng danh sách ứng viên MV Sau đó, chọn số làm số mã hóa truyền luồng liệu Đối với chế độ AMVP, vector chuyển động dự đoán từ năm không gian lân cận ứng viên thời gian Tương tự H.264, HEVC hỗ trợ vector chuyển động với độ xác phần tư điểm ảnh cho thành phần chói phần tám điểm ảnh cho thành phần màu Hoạt động thực chủ yếu cách sử dụng lọc nội suy Quá trình nội suy thủ tục chuyển hóa mẫu phân số cách sử dụng mẫu nguyên Nội suy mẫu phân số cho mẫu chói HEVC ứng dụng lọc 8tap cho vị trí nửa mẫu 7-tap cho vị trí phần tư mẫu Số lượng tap thông số quan trọng cho lọc nội suy ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu mã hóa độ phức tạp thực Dự đoán trọng số phương pháp điều chỉnh mẫu cho liệu bù chuyển động Nó hữu ích cho việc mã hóa hiệu ứng mờ dần ứng dụng mã hóa mặt người hay chuyển động Trong HEVC, đơn giản hóa cách áp dụng trọng số cho dự đoán bù chuyển động trung bình hai dự đoán bù chuyển động 1.4 Tổng kết chương Phần chương giới thiệu tổng quan chuẩn mã hóa video Cùng với cách thức đánh giá chất lượng video bị nén có tổn hao Nhóm hình ảnh yếu tố quan trọng, cần phải lưu ý trình nén video Lớp trừu tượng mạng (NAL) tính H.264/AVC phát triển HEVC giới thiệu phần tổng quan Sau đó, luận văn giới thiệu nét bật hai chuẩn nén H.264/AVC HEVC Trong đó, tập trung chủ yếu vào HEVC với nhiều tính cải tiến điển hình, mạng IP tốc độ cao tư nhân sử dụng để liên tục cung cấp chương trình video cho hàng trăm hàng ngàn người xem đồng thời Trên thực tế, mạng IPTV hệ thống phức tạp cấu thành từ nhiều phần tử, lý mà chúng khó thiết kế phát triển 2.1.3 Tình hình phát triển IPTV Việt Nam Mặc dù, IPTV chiếm 10% thị phần truyền hình trả tiền Việt Nam [9] Tuy nhiên, dần xem xu hướng phát triển tất yếu lộ trình số hóa hoàn tất người xem truyền hình đòi hỏi nhu cầu ngày cao loại hình truyền hình thông minh, kết nối có tính tương tác cao Hiện tại, dịch vụ truyền hình nước dừng lại mức HDTV Không thể phủ nhận HDTV thành tựu to lớn truyền hình, với nhu cầu ngày cao người sử dụng, truyền hình độ nét siêu cao xu tất yếu tương lại Nếu sử dụng kỹ thuật mã hóa MPEG-4, tốc độ luồng liệu cần thiết để truyền kênh UHDTV gấp 3-4 lần yêu cầu kênh HD hệ thống truyền dẫn không đáp ứng 2.2 Mã hóa giải mã Video không nén có chất lượng cao chuyển tín hiệu qua mạng truyền thông dung lượng lớn, nhu cầu xem sử dụng video ngày cao Đã từ lâu, nén video xem giải pháp quan trọng nhằm giải vấn đề dung lượng truyền tải video mạng 2.3 Ghép kênh Ở đầu mã hóa hình ảnh luồng sở (ES) Các luồng sở cần ghép kênh với luồng sở mang tín hiệu âm thông tin khác Luồng sở đóng gói (PES) phiên “dễ xử lý” luồng sở chứa thông tin thời gian cho phép đồng hóa luồng âm hình ảnh 10 Các luồng chương trình kết hợp nhiều loại luồng sở đóng gói (âm thanh, hình ảnh) để hỗ trợ tác vụ sản xuất (như ứng dụng ghi lên đĩa DVD, Bluray) Các luồng truyền tải cách khác để kết hợp luồng sở đóng gói thành thực thể vận chuyển qua mạng Các gói luồng truyền tải có độ dài cố định luồng mang theo thông tin đồng hồ cần thiết cho tín hiệu thời gian thực 2.4 2.4.1 Truyền dẫn qua mạng IP Giao thức giao vận Giao thức giao vận sử dụng để kiểm soát việc truyền tải gói liệu kết hợp với IP Chúng ta thảo luận ba giao thức thường sử dụng việc truyền video theo thời gian thực: UDP (User Datagram Protocol): Đây giao thức IP đơn giản xuất sớm UDP thường sử dụng cho liệu video liệu nhạy cảm độ trễ khác TCP (Transmission Control Protocol): Đây giao thức Internet sử dụng rộng rãi để truyền liệu Phần lớn thiết bị kết nối Internet có khả hỗ trợ TCP IP (hoặc đơn giản TCP/IP) RTP: Giao thức truyền tải thời gian thực: Giao thức phát triển cụ thể để hỗ trợ truyền liệu thời gian thực, chẳng hạn video 2.4.2 Đóng gói Đóng gói trình lấy dòng liệu, định dạng thành gói tin IP, thêm tiêu đề liệu khác cần thiết để phù hợp với giao thức cụ thể Quá trình công thức dùng chung cho tất Thay vào đó, trình đóng gói thay đổi để đáp ứng yêu cầu hoạt động ứng dụng mạng khác 11 2.4.3 Truyền thông điểm-điểm (unicast) điểm-đa điểm (multicast) Multicast trình gửi tín hiệu video lúc tới nhiều người dùng Tất người xem có tín hiệu phát lúc, giống truyền hình truyền thống Hầu tất chương trình phát sóng video thương mại hoạt động cách sử dụng multicasting, bao gồm truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh, truyền hình qua vô tuyến IPTV Tuy nhiên, video trực tuyến video Internet, multicast ngoại lệ Để hiểu multicast, so sánh với trình unicast Trong unicast, luồng video gửi đến xác người nhận Nếu nhiều người nhận muốn có video, phía phát phải tạo luồng unicast riêng cho người nhận Các luồng truyền từ nguồn đến đích thông qua mạng IP Server Video Bộ định tuyến multicast Bộ định tuyến PIM Video Client Switch L2 với IGMP IGMP IGMP Luồng multicast UDP Hình 2.10: Kiến trúc mạng thiết kế cung cấp dịch vụ multicast PIM IGMP 2.5 2.5.1 Một số đặc điểm truyền dẫn qua mạng IP Mất gói Một vấn đề mạng IP mát gói tin gây nhiều lý gặp phải lớp mạng Việc gói liệu lỗi phổ biến xảy hệ thống phân phối video IP Nó gây nhiều nguồn, 12 bao gồm lỗi bit, liên kết bị tải buộc định tuyến loại bỏ gói liệu, thiết bị mạng bị hỏng nguyên nhân khác 2.5.2 Jitter Jitter gói liệu tượng luồng gói tin không đến đích sau khoảng thời gian Ví dụ, ứng dụng cố gửi 100 gói liệu vòng giây Nó cố gắng gửi gói tin vòng 10mili giây Nếu gói tin gửi qua mạng jitter, gói tin đến đích vào thời điểm, gói cách 10mili giây Khi gói tin đến sớm muộn 10mili giây, jitter xảy Điều làm cho khoảng trống gói tin khác nhau, ngắn dài 2.5.3 Trễ Sự chậm trễ xảy mạng nào, dù từ máy tính để bàn đến máy chủ toàn cầu Có hai nguồn trễ mạng IP: chậm trễ lan truyền chậm trễ chuyển đổi 2.6 Tổng kết chương Chương luận văn giới thiệu cách sơ lược truyền hình qua mạng IP Trong đó, cần phân biệt Internet Video IPTV Mô hình Internet Video IPTV trình bày Phần tiếp theo, luận văn trình bày tình hình phát triển IPTV Việt Nam xu hướng loại hình dịch vụ tương lai cung cấp truyền hình độ nét siêu cao UHDTV Tiếp đó, luận văn trình bày cách thức thực việc truyền hình qua mạng IP theo hướng tiếp cận dịch vụ IPTV Phần cuối cùng, luận văn điểm qua số đặc điểm đáng lưu ý mạng IP ảnh hưởng tới việc truyền hình 13 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA HEVC/H.265 TRONG KỊCH BẢN TRUYỀN HÌNH QUA MẠNG IP 3.1 Giới thiệu chung Trong chương 3, số mô hình mô xây dựng để đánh giá hiệu HEVC/H.265 Kết nhận so sánh với chuẩn nén video tiền nhiệm H.264/AVC Các video sử dụng để truyền dẫn kịch video yuv chưa qua xử lý với nhiều độ phân giải độ chi tiết khác Tất video sử dụng dải động chuẩn với độ sâu màu Bảng 3.1 Thông số kĩ Các video mẫu sử dụng đánh giá Traffic and Mobcal Sun flower Blue Sky Độ phân 720p 1080p 1080p 4K giải (1280×720) (1920×1080) (1920×1080) (3840×2160) Độ sâu màu 8 8 4:2:0 4:2:0 4:2:0 4:2:0 50 25 25 30 504 500 217 300 thuật Lấy mẫu màu Tốc độ khung hình Số khung hình Video mô tả Video mô Building tả Video mô tả Video mô tả lịch hoa quang cảnh đường phố Mô tả tranh với hình ảnh hướng dương bầu trời với với nhiều xe chi tiết Một ong tán Góc Xe tàu Vasa Góc tâm quay quay di chuyển hoa Góc quay chuyển ô di chuyển tô di chậm với 14 chậm từ cố định Mức độ tốc độ trung Dọc xuống chi tiết mức bình cuối trung bình Phần chiều hai thuận đường nhiều kim tòa nhà video đồng đoàn Mức độ chi cố định tàu đồ bên cao hồ tầng Góc quay chơi di chuyển tiết mức nhanh từ phải thấp sang trái Mức độ chi tiết cao 3.2 Mô hình kịch mô 3.2.1 Kịch mô thứ Hiệu HEVC kiểm nghiệm qua hai đánh giá Bài đánh giá dựa tham số lượng tử QP giữ cố định đoạn video Một vài giá trị QP chọn để làm tăng số mẫu phục vụ cho việc đánh giá kết Các giá trị QP cân nhắc mô để cân mặt chất lượng (tham số PSNR) hai chuẩn mã hóa HEVC H.264/AVC Đầu tiên, giá trị PSNR xác định dựa chuẩn mã hóa HEVC, mẫu mã hóa H.264/AVC tinh chỉnh để phù hợp với tham số chất lượng chuẩn mã hóa HEVC Hình 3.1 Mô hình mô đánh giá thứ hai 15 3.2.2 Kịch mô thứ hai Bài đánh giá thứ hai kịch truyền dẫn qua môi trường IP/UDP xây dựng Hình 3.1 Tốc độ bit tinh chỉnh để điều kiện thường, đoạn video phát không bị gói Trong đánh giá sử dụng phần mềm FFMPEG [16] để mã hóa, giải mã, đóng gói, thực phát trực tuyến Tương tự đánh giá trước, giá trị PSNR tinh chỉnh trước để đạt cân mã hóa HEVC H.264/AVC Sau mã hóa, luồng liệu đóng gói mpegts, trước đóng vào gói tin udp truyền theo phương thức multicast Để đánh giá khả che giấu lỗi mã hóa, cần kênh truyền bị gói Trong mô phòng này, trình rớt gói mô với trợ giúp phần mềm iptables [17] 3.3 Kết phân tích, đánh giá khuyến nghị 3.3.1 Kết phân tích, đánh giá khuyến nghị mô thứ Trong phần này, kết hai mô trình bày Trong đánh giá đầu tiên, hai tiêu chí đánh giá hiệu nén độ phức tạp Hình 3.2 Đường cong tỉ lệ HEVC H.264 video 720p 16 Hình 3.3 Đường cong tỉ lệ HEVC H.264 video 1080p Hình 3.4 Đường cong tỉ lệ HEVC H.264 video 4K 17 Hình 3.5 Thời gian nén HEVC H.264/AVC Hình 3.6 Thời gian giải nén HEVC H.264/AVC Hiệu nén yêu cầu chuẩn mã hóa Trong Hình 3.2, Hình 3.3, Hình 3.4 thể đường cong biến dạng tỷ lệ cho hai tiêu chuẩn HEVC H.264/AVC.Từ hình vẽ này, ta nhận thấy khoảng cách hiệu nén đáng ý hai tiêu chuẩn Điểm đáng ý HEVC thể hiệu độ phân giải 4K 18 Hình 3.5 Hình 3.6 thể tổng thời gian để thực trình nén giải nén hai tiêu chuẩn Có thể nhận thấy, thời gian cần để HEVC thực trình nén cao gấp nhiều lần so với H.264/AVC 3.3.2 Kết phân tích, đánh giá khuyến nghị mô thứ hai Hình 3.7 Kịch gói ngẫu nhiên Hình 3.8 Khả che giấu lỗi HEVC H.264/AVC video Sunflower 19 Hình 3.9 Khả che giấu lỗi HEVC H.264/AVC video BlueSky Kết kịch gói ngẫu nhiên thể Hình 3.7 Hình 3.8, Hình 3.9 mô tả kết phát video sunflower, bluesky qua môi trường gói Trong trình truyền, chế để phục hồi lỗi gói tin Tuy nhiên, thân giải mã trang bị sẵn khả che giấu lỗi Mục tiêu giữ lại trải nghiệm xem tốt cho người xem 3.4 Tổng kết chương Chương tập trung đánh giá hiệu HEVC dựa so sánh trực tiếp với chuẩn tiền nhiệm H.264/AVC Các tham số để đánh giá dựa vào bao gồm PSNR, tốc độ bit, tỷ lệ gói Hiệu đánh giá qua bốn video với đặc điểm khác để thể đặc tính mã hóa 20 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn giới thiệu đặc điểm bật chuẩn mã hóa video hiệu suất cao HEVC chuẩn mã hóa trước H.264/AVC Nói chung, nhiều kĩ thuật thực HEVC dựa cải tiến từ H.264/AVC Hầu tất cú pháp cấu trúc H.265/HEVC hỗ trợ mã hóa giải mã cách độc lập Hiệu đạt phù hợp với mục tiêu ban đầu giảm tốc độ bit nửa so với H.264/AVC Điều đáng nói hiệu HEVC video độ phân giải 4K ấn tượng Trong tương lai, truyền hình độ nét siêu cao trở nên phổ biến, HEVC đóng vai trò quan trọng, tiết kiệm đáng kể lưu lượng video truyền hạ tầng mạng Truyền hình qua mạng IP nói chung IPTV nói riêng xu công nghệ tương lai Nhu cầu truyền hình người tăng nhanh cao hết Trong bối cảnh truyền hình thời gian thực, giải pháp truyền thông multicast sử dụng cách rộng rãi Tuy nhiên, việc tăng hiệu suất nén cho tiêu chuẩn mã hóa thường làm giảm khả chống lỗi chuẩn mã hóa Như kết trình bày trên, video có nhiều thành phần dịch chuyển, H.264/AVC cho thấy hiệu cao chuẩn HEVC Điều đặt nghiên cứu tương lai nhằm cải thiện khả chống lỗi mã hóa mà giữ tỉ lệ nén cao 21 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] David Salomon, Giovanni Motta, David Bryant (2010), Handbook of Data Compression, Nhà xuất Springer [2] Alfredo Scaccialepre (2014), "Design and Implementation of a Fast HEVC Random Access Video Encoder," Luận văn Thạc sĩ, Stockholm, Sweden [3] Basak Oztas , Mahsa T Pourazad , Panos Nasiopoulos , Victor C M Leung (2012), "A Study on the HEVC Performance Over Lossy," TELUS Communications Inc., Canada [4] Gary J Sullivan; Madhukar Budagavi; Vivienne Sze (2013), High Efficiency Video Coding (HEVC), Nhà xuất Springer [5] Thomas Wiegand, Gary J Sullivan, Gisle Bjøntegaard, Ajay Luthra (2003), "Overview of the H.264/AVC Video Coding Standard," Tạp chí IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology [6] Iain E G Richardson (2003), H.264 and MPEG-4 Video Compression: Video Coding for Next-generation Multimedia, Nhà xuất John Wiley & Sons [7] Sharabayko, Maxim P (2013), "Intra Compression Efficiency in VP9 and HEVC," Tạp chí Applied Mathematical Sciences, vol 7, pp 6803-6824 [8] Gary J Sullivan; Jens-Rainer Ohm; Woo-Jin Han; Thomas Wiegand (2012), "Overview of the High Efficiency Video Coding," Tạp chí IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, vol 22, pp 1649-1668 [9] Simpson, Wes; Greenfield, Howard (2007), IPTV and Internet Video: New Markets in Television Broadcasting, Công ty Elsevier [10] Đình Anh, http://ictnews.vn, 15 2017 [Online] Available: http://ictnews.vn/vien-thong/so-hoa-truyen-hinh/tong-giam-doc-sctv-giuchuc-chu-tich-hiep-hoi-truyen-hinh-tra-tien-151673.ict [Accessed 20 2017] 22 [11] Doãn Phong, "http://vietnamnet.vn," [Online] Available: http://vietnamnet.vn/vn/thi-truong-tieu-dung/thi-truong-truyen-hinh-iptvphat-trien-manh-me-317954.html [Accessed 23 2017] [12] Trọng Hiền, http://tiepthithegioi.vn/, 28 12 2016 [Online] Available: http://tiepthithegioi.vn/mua-sam/hang-cong-nghe/ca-nui-tien-de-choitruyen-hinh-internet/ [Accessed 20 2017] [13] VASC (2009), "Giới thiệu dịch vụ IPTV," [Online] Available: http://mientayvn.com/Vat%20li/Tai_lieu/Tai_lieu_ly_moi_1/DIEN_TU/Vie n_thong/IPTV/IPTV%20technical%20slide.pdf [Accessed 20 2017] [14] FPT (2013), "Nguyên tắc thiết kế triển khai mạng FTTH mới," [Online] Available: https://www.slideshare.net/bocap231286/nguyen-tac-thiet-ketrien-khai-mang-ftth-moi-tai-lieu-noi-bo [Accessed 20 2015] [15] Simpson, Wes (2008), Video Over IP IPTV, Internet Video, H.264, P2P, Web TV, and Streaming: A Complete Guide to Understanding the Technology, Công ty Elsevier [16] "http://ffmpeg.org/," [Online] Available: http://ffmpeg.org/ffmpeg.html [17] Andreasson, Oskar (2001-2006), Iptables Tutorial [18] Lin, Ting-Lan; Yueh-Lun; Cosman, Chang and Pamela C (2010), "Subjective experiment and modeling of whole frame packet loss visibility for H.264," Hội nghị Packet Video Workshop (PV) 18th International 2010 [19] Xavier Corbillon, Florian Boyrivent, Gr´ egoire Asselin de Williencourt, Gwendal Simon, G´ eraldine Texier, Jacob Chakareski (2016), "Efficient Lightweight Video Packet Filtering for Large-Scale Video Data Delivery," Hội nghị IEEE International Conference on Multimedia & Expo Workshops 2016 [20] "http://vnpt.vn/," VNPT, [Online] Available: http://vnpt.vn/noibo/Default.aspx?Page=NewsDetail&pmid=4&mid=13&id =20213 [Accessed 2017] 23 [21] "https://www.itu.int/," [Online] Available: https://www.itu.int/en/ITUT/gsi/iptv/Documents/tech/1002-Singapore-IDA-APT-WS-IPTVOverview.pdf [Accessed 20 2017] ... Đánh giá hiệu kỹ thuật mã hóa video HEVC/H.265 truyền hình qua mạng IP. ” Tổng quan, luận văn gồm chương: Chương trình bày mã hóa video hiệu suất cao HEVC Chương giới thiệu truyền hình qua mạng. .. này, chuẩn mã hóa video hệ phát triển với tên gọi mã hóa video hiệu suất cao (HEVC/H.265) Với mục đích đưa đánh giá khách quan hiệu kỹ thuật mã hóa video HEVC/H.265 truyền hình qua mạng IP, em xin... ý mạng IP ảnh hưởng tới việc truyền hình 13 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA HEVC/H.265 TRONG KỊCH BẢN TRUYỀN HÌNH QUA MẠNG IP 3.1 Giới thiệu chung Trong chương 3, số mô hình mô xây dựng để đánh