Nghiên cứu điều khiển tốc độ video h264 thích ứng ở các mạng có băng thông hạn chế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI MAI GIA HÀ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ VIDEO H264 THÍCH ỨNG Ở CÁC MẠNG CĨ BĂNG THƠNG HẠN CHẾ LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PHẠM VĂN TIẾN HÀ NỘI – 2009 Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 LỜI GIỚI THIỆU Bước sang kỷ 21 đánh dấu bùng nổ hạ tầng mạng số lượng người sử dụng dịch vụ nội dung Các nhà mạng vừa phải phải đa dạng hóa hệ thống mạng truy nhập vừa phải đương đầu với thách thức đảm bảo chất lượng dịch vụ tập khách hàng ngày khổng lồ đẫn tới băng thông trở lên hữu hạn phải tận dụng triệt để đặc biệt với ứng dụng truyền video đòi hỏi băng thơng cao Các mã hóa video xây dựng thập kỷ 90 kỷ trước (MPEG1, MPEG2, MPEG4, H261, H263) trở nên khó đáp ứng thay đổi nhanh chóng mạng lưới số lượng người dùng Năm 2003 đánh dấu mốc quan trong việc đưa chuẩn mã hóa video (H264) với mục tiêu đáp ứng đa dạng hóa loại hình hạ tầng mạng lưới đồng thời tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu mã hóa video Tuy nhiên vấn đề điều khiển tốc độ chuỗi video đầu mã hóa cho loại hình dịch vụ khác cịn thách thức cho nghiên cứu để cải thiện QoS yêu cầu băng thông cho dịch vụ Mục đích luận văn tìm giải pháp cho việc điều khiển tốc độ cho chuỗi video đầu điều chỉnh đáp ứng với khả cung ứng băng thông mạng lưới thời điểm khác Tên đề tài là: Điều khiển mã hóa video H264 thích ứng mạng có băng thơng hạn chế Nghiên cứu hữu ích cho việc giải khó khăn việc truyền video qua mạng lưới có tập khách hàng lớn băng thơng phải tận dụng triệt để mạng internet ứng dụng truyền qua mạng vô tuyến nơi mật độ người dùng thay đổi theo thời gian băng thông sử dụng thay đổi theo vị trí di chuyển người dùng Để giải vấn đề điều khiển nêu khảo sát nhiên cứu đặc điểm mã hóa video, lý thuyết tốn học việc mã hóa liệu có tổn thất Shannon nghiên cứu lý thuyết mã hóa video, triết lý điều khiển video Mai Gia Hà  Page 1  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 nghiên cứu thập kỷ trước (đó lý thuyết mơ hình thực nghiệm mơ hình phân tích việc mơ hình hóa nguồn video để mã hóa) để đưa lựa chọn hợp lý vừa ứng việc điều khiển tốc độ đầu chặt chẽ vừa đảm bảo trễ điều khiển (do độ phức tập tính tốn) nhỏ cho ứng dụng điều khiển video thời gian thực Sau thời gian làm việc cố gắng hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn TS.Phạm Văn Tiến, với giúp đỡ nhiệt tình thành viên phịng Lab11, tơi hồn thành luận văn “Điều khiển mã hóa video H264 thích ứng mạng có băng thơng hạn chế” Với nỗ lực thực sự, luận văn có số kết định, vậy, thời gian có hạn nên khơng thể tránh khỏi số thiếu sót tơi mong ý kiến đóng góp thầy hội đồng bạn bè Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới: ¾ Thầy giáo TS.Phạm Văn Tiến ¾ Nhóm nghiên cứu phát triển phịng Lab 411 ¾ Trung tâm đào tạo sau đại học - trường ĐH Bách Khoa Hà Nội ¾ Cùng tồn thể gia đình bạn bè hỗ trợ tơi q trình nghiên cứu Mai Gia Hà  Page 2  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Lấy mẫu xen kẽ .14 Hình 2.2 : Minh họa lấy mẫu không gian ảnh RBG 14 Hình 2.3 Minh hoạ không gian màu YUV 15 Hình 2.4: Ví dụ tỉ lệ định dạng 18 Hình 2.5 Các kiểu lấy mẫu khơng gian màu YCbCr .19 Hình 2.6 Một CODEC cho hệ thống video .21 Hình 2.7: Cấu trúc logic mã hóa 22 Hình 2.8: ví dụ bù chuyển động theo vùng 24 Hình 3.1 Cấu trúc mã hoá H264/AVC .35 Hình 3.2 Ảnh sử dụng nhiều slice group .36 Hình 3.3 Các kiểu ánh xạ sử dụng cho slice group 37 Hình 3.4 Ảnh sử dụng slice group .37 Hình 3.5: sơ đồ mã hoá 42 Hình 3.6: Dự đoán intra 4x4 43 Hình 3.7: Các chế độ dự đốn intra_4x4 43 Hình 3.8: chế độ dự đốn intra_16x16 44 Hình 3.9 Phân mảnh macroblock 45 Hình 3.10 Phân mảnh submacroblock 45 Hình 3.11 Tính nội suy cho chuyển động có khoảng cách khơng ngun .46 Hình 3.12: Minh họa dự đoán bù chuyển động đa khung .48 Hình 3.13: Ví dụ dự đoán chiều 50 Hình 3.14: Sơ đồ giải mã 53 Hình 3.15: Cấu trúc đơn vị NAL 54 Hình 3.16 Ví dụ chuỗi phần tử RBSP .55 Hình 3.17 Minh họa cách gửi tập tham số 57 Hình 3.18 Các profile H264 58 Hình 4.2 : Mơ hình mã hóa Q2 MPEG4 71 Hình 5.1: PSNR mã hóa luận văn 88 Hình 5.2: PSNR x264 89 Hình 5.3: Sai lệch PSNR khung luận văn 89 Mai Gia Hà  Page 3  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Hình 5.4: Sai lệch PSNR khung CBR x264: 89 Hình 5.5: Cấp phát bit (số bit) cho khung luận văn .90 Hình 5.6: Cấp phát bit khung CBR x264 90 Hình 5.7: Các giá trị QP tính tốn theo mơ hình QP sử dụng sau điều chỉnh lại 91 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 định dạng .17 Bảng 2.2 Các tham số chuẩn BT.601-5 19 Bảng 3.1 Các loại slice 38 Bảng 3.2 Các thành phần cấu trúc Macroblock 39 Bảng 3.3 : Kiểu NAL 55 Bảng 3.4 Các kiểu RBSP 56 CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Thuật ngữ tiếng anh Thuật ngữ tiếng việt ME Motion estimation dự đoán chuyển động MC Motion compensation Bù chuyển động DCT Discrete cousin transfer Biến đổi cô-sin rời rạc NAL Network abstract layer Lớp mạng trừu tượng VCL Video coding layer Lớp mã hoá video Mai Gia Hà  Page 4  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 RBSP Raw byte stream sequence chuỗi liệu luồng byte payload PSNR Peak signal to noise ratio Tỷ số tín hiệu tạp âm IDR Instantaneous decoder refesh ABR Average bit rate Tốc độ bit trung bình 10 CBR Constant bit rate Tốc độ bit không đổi 11 CQP Constant quantization Tham số lượng tử không parameter đổi 12 CRF Constant rate factor Tham số tốc độ không đổi 13 GOP Group of picture Nhóm ảnh 14 CABAC 15 MSE Mai Gia Hà  context adaptive arithmetic coding binary Mean Square Error Mã hóa thuật tốn nhị phân thích ứng nội dung Lỗi trung bình bình phương Page 5  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU Cơ sở nghiên cứu mục đích luận văn Ngày ứng dụng đa phương tiện ngày trở nên đa dạng phong phú Kết xuất phát từ hai vấn đề là: 1) phát triển hệ mạng hướng tới mục tiêu xây dựng hệ mạng hỗ trợ tất dịch vụ có 2) phát triển kỹ thuật mã hóa đặc biệt mã hóa video mã hóa âm thành tạo sở quan trọng cho việc phát triển dịch vụ Trong vài chục năm qua có nhiều cơng trình nghiên cứu nhằm cụ thể hóa hai vấn đề Luận văn đóng góp thêm vào phần nghiên cứu lĩnh vực thứ với mục tiêu đặt luận văn giải vấn đề điều khiển tốc độ cho ứng dụng truyền video qua kênh truyền có băng thơng hạn chế sử dụng mã hóa H264 Mục tiêu cụ thể hóa sau: - Tốc độ đầu mã hóa phải ổn định (được điều khiển chặt chẽ), khơng có đột biến q lớn tốc độ (so với tốc độ yêu cầu) lẫn tổn hao mã hóa (đảm bảo chất lượng dịch vụ) - Trễ mã hóa điều khiển mã hóa (bao gồm điều khiển RDO điều khiển tốc độ) phải nhỏ, giảm thiểu tối đa phức tạp tính tốn mơ hình đưa ra, để đáp ứng cho ứng dụng đa phương tiên thời gian thực - Đưa mơ hình điều khiển tốc độ có tính triết lý cao, hợp lý rõ ràng - Băng thơng cung ứng cho dịch truyền video thay đổi theo thời gian Tổ chức luận văn Luận văn trình bày thành chương với bố cục nội dung sau: Chương I: Trình bày sở nghiên cứu, mục đích tổ chức luận văn Mai Gia Hà  Page 6  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Chương II: Trình bày tổng quan mã hóa video nhấn mạnh tới sở lý thuyết lịch sử phát triển mã hóa chục năm qua Chương III: Làm rõ đặc điểm mã hóa H264, ưu điểm mã hóa H264 so với mã hóa trước đồng thời cho thấy thách thức gặp phải tác động điều khiển vào mã hóa Chương thể quan điểm thiết kế mã hóa H264, hiệu mã hóa mã hóa cải thiện đáng kể đóng góp phần nhỏ cải tiến kỹ thuật mã hóa mã hóa trước, chuỗi video sau mã hóa trình bày theo cú pháp mềm dẻo tương thích với hạ tầng mạng khác Từ quan điểm thiết kế làm bật lên vấn đề gặp phải thực điều khiển tốc độ cho chuỗi bit đầu để cung cấp cho ứng dụng khác hạ tầng mạng khác Chương IV: Chương sâu vào phân tích nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm để điều khiển tốc độ mã hóa tối ưu Về mặt lý thuyết nghiên cứu điều khiển tốc độ video tập trung vào lý thuyết mã hóa liệu có tổn thất Shannon để mơ hình hóa đặc tính nguồn video sau thực mã hóa để điều khiển cho tốc độ chuỗi video đầu đạt mong muốn tổn thất liệu (do mã hóa liệu có tổn thất) nhỏ nhất, nhiên mơ hình lý thuyết gặp phải vấn đề khó khăn độ bất định chuỗi video khó biết trước khó để mơ hình hóa chung cho tất nguồn video Song song với mơ hình lý thuyết mơ hình thực nghiêm (coi video nguồn không nhân quả) nghiên cứu nhiên mơ hình thực nghiệm tỏ không phù hợp với ứng dụng thời gian thực độ phức tạp tính tốn cao trễ thực mã hóa lớn Các phân tích chương cho thấy lịch sử nghiên cứu điều khiển tốc độ chuỗi video sau mã hóa sớm vân dang dở cịn phải tập trung nghiên cứu nhiều để có mơ hình điều khiển hợp lý Mai Gia Hà  Page 7  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Chương V: Trình bày khó khăn thực điều khiển tốc độ cho mã hóa H264 từ đưa giải pháp thực riêng cho vấn đề Các mơ hình lý thuyết thực nghiệm kết hợp chặt chẽ mơ hình điều khiển tốc độ làm cho hiệu điều khiển tốc độ video đầu tương đối tốt Kết thí nghiệm offline online đưa chương nhằm cho thấy kết đạt vấn đề cần nghiên cứu thêm tương lai Mai Gia Hà  Page 8  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Mục lục LỜI GIỚI THIỆU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU .4 CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU Cơ sở nghiên cứu mục đích luận văn Tổ chức luận văn Mục lục ABSTRACT 11 The study foundation and target of thesis .11 Outline of the thesis .11 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ MÃ HÓA VIDEO 13 Nguyên lý mã hoá video 13 a Giới thiệu video số .13 b Các định dạng hình video số 17 c Chất lượng hệ thống truyền video .19 d Nguyên lý mã hoá video số 21 Sơ lược chuẩn mã hoá video 26 CHƯƠNG III: MÃ HÓA H264 .30 Các đặc điểm bật thiết kế mã H264 .30 Lớp mã hoá video (VLC) 35 2.1 Cấu trúc khung ảnh mã hóa lớp VLC H264 35 2.2 Bộ mã hóa H264 39 a) Dự đoán nội khung (intra prediction) 42 b) Chuyển đổi (transform) lượng tử 50 c) Mã hóa entropy 52 2.3 Bộ giải mã .53 Mai Gia Hà  Page 9  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 a00=a00+1; a01 +=madold[i]; a10 = a01; a11 += madold [i]* madold [i]; b0 +=madreal0[i]; b1 +=madreal0[i]* madold [i]; } matrixvalue = (a00*a11-a01*a10); if (fabs(matrixvalue) > 0.000001) { a=(b1*a00-b0*a10)/matrixvalue; b=(b0*a11-b1*a01)/matrixvalue; } else { mada=b0/a01; madb=0; } Từ MAD dự đoán ta dự đoán độ phức tạp khung chuẩn bị mã hóa sau: Mai Gia Hà  Page 82  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Trong MADtb tính từ giá trị MAD thực tế sau mã hóa khung cảnh trước Độ phức tạp tính tốn theo phương pháp đơn giản cho kết tốt luận văn khơng cố gắng tìm giải pháp cho việc tính tốn độ phức tạp cách xác mà thay vào phương pháp điều khiển tốc độ luận văn cố gắng tìm kiếm cách cấp phát bit cho khung cách hợp lý có kiểm sốt chặt chẽ Bước : Dự đoán số lượng bit cho khung mã hóa Đây hai bước quan trọng chiếm thời lượng nghiên cứu lâu giải pháp luận văn Quan điểm thống giải pháp kiểm soát chặt chẽ việc cấp phát bit cho khung nhằm đáp ứng yêu cầu tốc độ đầu mã hóa Để đạt mục đích giải pháp đề tiêu chí là: 1) điều khiển cấp phát dựa độ phức tạp, 2) điều khiển cấp phát dựa giá trị trung bình cấp phát cho khung cịn lại nhóm khung, 3) điều khiển cấp phát dựa đệm ảo với đầu vào số lượng bit mã hóa thực đầu tốc độ trung bình cho khung theo yêu cầu (tốc độ bit yêu cầu chia cho số lượng khung giây) Để thực tiêu chí luận văn đề xuất mơ hình cấp phát bit sau Trong Talloc số lượng bit cấp phát cho khung để tính QP, Test số lượng bit cấp phát cho khung sử dụng phương pháp điều khiển độ phức tạp, Ter sai lệch trung bình số bit trung bình cho khung cịn lại số bit trung bình chưa mã hóa khung nhóm ảnh (thực tiêu chí thứ 2), Tb số lượng bit chưa sử dụng Mai Gia Hà  Page 83  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 đệm (để thực điều khiển cho tiêu chí thứ 3) Theo quan điểm việc cấp phát thực thành bước nhỏ sau: Bước 3.1: Tính số lượng bit dự đốn cho khung thứ i nhóm khung Test Trong Tr số bit cịn lại nhóm cấp phát (nhóm cấp pháp chọn N khung liên tiếp đại diện GoP), độ phức tạp khung Bước 3.2: Tính xác định sai số số lượng bit trung bình cấp phát cho khung cịn lại nhóm khung số lượng bit trung bình cấp phát cho khung chưa khung mã hóa Bước 3.3: Xác định số lượng bit đệm Số lượng bit mã hóa đưa vào đêm, đầu tốc độ kênh truyền (tốc độ yêu cầu mã hóa) Bộ đệm ảo có đặc điểm có giá trị âm (cũng coi sai lệch việc mã hóa so khung với tốc độ trung bình khung sai số tích lũy lại tồn q trình thực điều khiển tốc độ) Bước 3.4: Điều chỉnh số bit cấp phát thực cho mã hóa Sơ lượng bit cấp phát thực cho khung tính từ giá trị Tb, Test , Ter sau Mai Gia Hà  Page 84  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Kết thí nghiệm tìm hệ số phù hợp cho mơ hình cấp phát bit giải pháp là: , Bước 4: Điều khiển cấp phát QP: Đây bước quan giải pháp luân văn Tiêu chí đề bước là: 1) giá trị QP điều khiển khung phải có thay đổi nhỏ giá trị QP điều khiển cấp phát xuống so với khung trước Việc điều khiển nhằm mục đích tránh thay đổi lớn chất lượng (PSNR)của khung liên tiếp 2) biên độ điều QP phụ thuộc vào giá trị QP trước nằm khoảng (khoảng khác (10-25), 25-40), (40-51), giá trị QP sử dụng 10 gán 10) Tiêu chí cho phép tốc độ bit điều khiển chặt chẽ với QP lớn lỏng với QP nhỏ 3) biên độ điều khiển QP xuống nhỏ biên độ điều khiển lên để tránh làm cho nhớ tràn dẫn đến phải loại bỏ nhiều khung Cụ thể việc điều chỉnh cấp phát QP cho khung trình bày sau: Giá trị QP tính tốn theo mơ hình Quadratic đây: Trong đó: X1 X2 hệ số mơ hình tính phương pháp hồi quy tuyến tính từ giá trị MADact , Tact , Qstep thực sau mã hóa khung P Phương pháp nội suy tương tự việc tính MAD nên ta có thật tốn sau: for (i = 0; i < 5; i++) { a00 = a00 + 1.0; a01 += 1.0 / Qstep [i]; Mai Gia Hà  Page 85  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 a10 = a01; a11 += 1.0 / (Qstep [i] * Qstep [i]); b0 += Qstep [i] * bitreal[i]; b1 += bitreal[i]; } matrixvalue=a00*a11-a01*a10; if(fabs(matrixvalue) > 0.000001) { x1 = (b0 * a11 - b1 * a01) / matrixvalue; x2 = (b1 * a00 - b0 * a10) / matrixvalue; } else { x1 = b0 / a00; x2 = 0.0; } Khi Qstep tính là: Mai Gia Hà  Page 86  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Sau tính giá trị Qstep QP ứng chuyển đổi được điều khiển so với QP sử dụng khung trước đáp ứng tiêu chí đặt sau: ¾ QP nằm khoảng (10,32): QP điều chỉnh nằm biên độ thay đổi biên độ ¾ QP nằm khoảng (32,40): QP điều chỉnh nằm biên độ thay đổi biên độ thay đổi ¾ QP lớn 40: QP điều chỉnh nằm biên độ thay đổi biên độ thay đổi ¾ QP nhỏ 10 điều chỉnh thành giá trị QP 10 Bước 5: Phát thay đổi cảnh Như trình bày dự đốn MAD có độ xác cao cho khung cảnh việc xác định thay đổi cảnh quan trọng làm cho dự đốn MAD xác cho khung sau Việc xác định thay đổi cảnh đơn giản, thể việc lựa chọn chế độ mã hóa khung trước mà số lượng MB mã hóa mode kiểu I sử dụng phổ biến Trong luận văn xác định thay đổi cảnh cách thống kê số lượng MB khung trước mã hóa kiểu I Khi MB kiểu I lớn 50% coi có thay đổi cảnh Kết việc xác định thay đổi cảnh tác động tới việc thực tính tốn MAD dự đốn hệ số a,b phương trình (3.x) tính từ ảnh trước bắt đầu có thay đổi cảnh Đồng thời với việc điều chỉnh QP tác động để giảm thiểu khả tràn đệm dẫn đến phải loại bỏ khung Khi có thay đổi cảnh QP điều chỉnh biên độ giới hạn lên đơn vị Bước 6: Điều khiên loại bỏ khung hình Mai Gia Hà  Page 87  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Trong giải pháp luận văn đệm ảo không dùng để xác định loại bỏ khung mà việc xác định loại bỏ khung phụ thuộc vào số bit sử dụng cấp phát cho khung số bit sử dụng câp phát cho khung điều khiển đệm Khi số bit cấp phát cho khung nhỏ 100 điều khiển điều khiển loại bỏ khung Kết thí nghiệm mã hóa offline Để đánh giá hiệu mã hóa giải pháp đưa ra, luận văn đưa kết thí nghiệm thực mã hóa offline so sánh với giải pháp trình bày luận văn với giải phương pháp hiên có sử dụng mã hóa x264 ¾ Kết đo PSNR thực mã hóa nguồn video akiyo với tốc độ mã hóa yêu cầu đầu 100kb/s sử dụng khung hình mã hóa 352x288 (chuẩn CIF) Hình 5.1: PSNR mã hóa luận văn Mai Gia Hà  Page 88  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Hình 5.2: PSNR x264 Hình 5.3: Sai lệch PSNR khung luận văn Hình 5.4: Sai lệch PSNR khung CBR x264: Nhận xét: nhìn chung PSNR giải pháp tương đương nhiên vài khung thay đổi PSNR x264 tương đối lớn gây ảnh hưởng tới chất lượng trực quan người xem giải pháp luận văn khắc phục điều việc cấp phát bit điều khiển QP điều khiển chặt chẽ ¾ Kết cấp phát bít thực mã hóa nguồn video akiyo với tốc độ mã hóa yêu cầu đầu 100kb/s sử dụng khung hình mã hóa 352x288 (chuẩn CIF), tốc độ khung 30 fps Mai Gia Hà  Page 89  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Hình 5.5: Cấp phát bit (số bit) cho khung luận văn Hình 5.6: Cấp phát bit khung CBR x264 Nhận xét: Cấp phát bit giải pháp luận văn tốt x264 tốc độ bít cho khung xoay quanh giá trị 3.3 Kbps x264 giá trị dường vượt 3.3 Kbps x264 thực chất điều khiển theo ABR mà chưa điều khiển theo đệm chặt chẽ ¾ Kết cấp phát QP thực mã hóa nguồn video akiyo với tốc độ mã hóa yêu cầu đầu 100kb/s sử dụng khung hình mã hóa 352x288 (chuẩn CIF) Mai Gia Hà  Page 90  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Hình 5.7: Các giá trị QP tính tốn theo mơ hình QP sử dụng sau điều chỉnh lại Nhận xét: Như lý thuyết mơ hình quadratic tính tốn QP sát với thực tế việc điều chỉnh QP cho mã hóa làm cho thay đổi QP phù hợp hơn, mềm mại Mai Gia Hà  Page 91  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Kết luận hương nghiên cứu tương lai Qua kết thí nghiệm offline cho thấy giải pháp đưa luận văn thực tốt việc ước lượng điều khiển tốc độ bit đầu cho mã hóa H264 Tốc độ bit đầu khung ln soay xung quanh giá trị trung bình theo tốc độ yêu cầu, có đột biến số lượng bit tạo thay đổi độ phức tạp thay đổi cảnh khung sau bù lại để cho số lượng bit đệm ảo điều khiển ổn định Từ kết giải pháp áp dụng cho nhiều ứng dụng dịch vụ khác đặc biệt ứng dụng truyền video mạng có băng thơng thay đổi theo thời gian cần phải giám sát điều khiển mạng internet ứng dụng truyền qua mạng vô tuyến mạng di động tế bào (GPRS 3G) ứng dụng truyền qua đường truyền vô tuyến khác wifi ứng dụng mạng adhoc Mặc dù đạt kết khả quan giải pháp cịn thực điều khiển tốc độ bit đầu mã hóa H264 tốt áp dụng mơ hình điều khiển với mưc macroblock, trở thành hướng nghiên cứu tương lai cho dự án Mai Gia Hà  Page 92  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Giải pháp điều khiển tốc độ bit đầu mã hóa luận văn áp dụng chặt chẽ mơ hình điều khiển theo lý thuyết (hàm quadratic) với mơ hình điều khiển thực nghiệm cách cập nhật tham số mơ hình cho mơ hình lý thuyết để đạt hiệu điều khiển tốt Như điều cho thấy ta tìm mơ hình điều khiển khác hợp lý tương lai Hiện nghiên cứu vấn đề tìm mơ hình lý thuyết hợp lý cách tìm hàm PDF (mật độ xác suất chuỗi video) phù hợp phản ánh tốt kết mã hóa mã hóa H264 để điều khiển cho hợp lý Song song với việc phát triển mơ hình thực nghiệm băng cách tạo hệ thống phần cứng có khả tính tốn nhanh phục vụ tốt cho việc điều khiển mã hóa multipas để đáp ứng dịch vụ nearly realtime chí realtime tương lai Tóm lại điều khiển tốc độ đầu mã hóa cịn vấn đề nóng nghiên cứu khoa học đóng góp nghiên cứu khoa học lĩnh vực áp dụng triệt để ứng dụng để cung cấp dịch vụ thuận tiện cho khách hàng Mai Gia Hà  Page 93  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Iain E G Richardson, H.264 and MPEG-4 Video Compression: Video Coding for Next-generation Multimedia [2] ISO/IEC 14496-10 and ITU-T Rec H.264, Advanced Video Coding, 2003 [3] T.Wiegand, G Sullivan, G Bjontegaard and A Luthra, Overviewof the H.264 /AV CVideo Coding Standard, IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, to be published in 2003 [4] ITU-T Rec H.264 (03/2005) Advanced video coding for generic audiovisual services [5] Z.G Li, F Pan, K.P Lim, G.N Feng, X Lin and S Rahardja, “Adaptive basic unit th layer rate control for JVT,” JVT-G012-r1, Meeting, Pattaya II, Thailand, Mar 2003 [6] Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences and Institute for InfoComm Research, Singapore, “Proposed Draft of Adaptive Rate Control,” JVTth H017, Meeting, Geneva, May 2003 [7] Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Yuan Wu, Lin Shouxun, Zhang, China, “Optimum Bit Mai Gia Hà  Page 94  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Allocation and Rate Control for H.264/AVC” JVT-O016, 15th Meeting: Busan, KR, 16-22 April, 2005 [8] J Wang, Z Chen, Y He, Y Chen, “A MAD-based rate control strategy,” Document JVT-D070, Klagenfurt, Austria, July 2002 [9] C E SHANNON, A Mathematical Theory of Communication, Reprinted with corrections from The Bell System Technical Journal,Vol 27, pp 379–423, 623–656, July, October, 1948 [10] Berger T 1971 Rate Distortion Theory: A Mathematical Basis for Data Compression (Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall) [11] “MPEG Video Test Model 5,” Draft, ISO/IEC JTCI/SC29/WG11, MPEG93/457, Apr 1993 [12] Video Codec Test Model, Near-Term, Version (TMN8), Release 0, ITU-T Study Group 16, Video Expert Group, Document Q15-A-59, Jun 1997 [13] J Ribas-Corbera and S Lei, “Rate control for low-delay video communications”, ITU Study Group 16, Video Coding Experts Group, Document Q15-A-20, Portland, June 97 [14] T M Cover, J A Thomas, “Elements of Information Theory”Wiley 1991 [15] T.Chiang and Y.-Q Zhang, “A new rate control scheme using quadratic ratedistortion modeling,” IEEE Trans Circuits Syst Video Technol., vol 7, pp 246–250, Feb 1997 [16] H.-J Lee, T.Chiang, and Y.-Q Zhang, “Scalable rate control for MPEG-4 video,” IEEE Trans Circuits Syst Video Technol., vol 10, pp 878–894, Sept 2000 [17] Siwei Ma, Wen Gao, Debin Zhao, Yan Lu, A Study on the Quantization Scheme in H.264/AVC and Its Application to Rate Control, Advances in Multimedia Mai Gia Hà  Page 95  Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Information Processing - PCM 2004: 5th Pacific Rim Conference on Multimedia, Tokyo, Japan, pp192-199, Nov.30-Dec.3, 2004 Mai Gia Hà  Page 96  ... việc điều khiển tốc độ cho chuỗi video đầu điều chỉnh đáp ứng với khả cung ứng băng thông mạng lưới thời điểm khác Tên đề tài là: Điều khiển mã hóa video H264 thích ứng mạng có băng thơng hạn chế. .. Distortion) mã hóa video .65 Các phương pháp điều khiển tốc độ chuẩn mã hóa trước H264 .66 3.1 Điều khiển tốc độ TM5 MPEG2 67 3.2 Điều khiển tốc độ Q2 MPEG4 70 3.3 Điều khiển tốc độ TMN8... thích mạng (NAL) 53 Các profile cho ứng dụng H264 58 CHƯƠNG IV: ĐIỀU KHIỂN TỐC TRONG CÁC BỘ MÃ HÓA .61 Các vấn đề điều khiển tốc độ mã hóa .61 Lý thuyết mơ hình tốc độ