Ch−ơng III: Nén video theo chuẩn MPEG
3.3.4.MPEG-2: Profile và Level
Phạm vi ứng dụng của MPEG-2 rất rộng. Mỗi ứng dụng đòi hỏi mức độ phức tạp khác nhau. Bởi vậy, MPEG-2 định nghĩa các mức (level) và các tập con (profile) phù hợp cho từng lĩnh vực áp dụng. Profile xác định cú pháp dòng bit và level xác định các tham số hạn chế độ phân giải không gian, tốc độ bit.
Có 4 mức: low (thấp), main (chính), high-1440 (cao-1440) và high (cao). Kích cỡ ảnh quy định bởi 4 mức t−ơng ứng sau:
Level Cỡ khung
Low 352x288 (bằng 1/4 cỡ ảnh TV chuẩn) Main 720x576 (cỡ ảnh TV chuẩn)
High-1440 1440x1152
High 960x576 hoặc 1920x1152
Bảng II.3.5 : Mức ảnh trong MPEG-2
Có 5 profile là: Simple (đơn giản), Main (chính), SNR scalable (co giãn SNR), Spatial scalable (có khả năng co giãn không gian) và High profile. Tổng cộng có 12 tổ hợp profile, level. Trong đó:
♦ MP @ ML (Main profile @ Main level): Lấy mẫu 4:2:0
Độ phân giải: 720*576 Tốc độ bit: 15Mbps Dạng ảnh: I, P, B
ứng dụng vào việc số hóa truyền hình tiêu chuẩn (Standard television).
♦ MP @ HL (Main profile @ High level): Lấy mẫu 4:2:0
Độ phân giải: 1920x1152 Tốc độ bit: 80Mbps Dạng ảnh sử dụng: I, P, B
ứng dụng vào HDTV (truyền hình số có độ phân giải cao).
♦ Sau này có bổ sung 4:2:2P @ ML (4:2:2 profile @ Main level) áp dụng vào lĩnh vực sản xuất ch−ơng trình truyền hình (studio) vì các lý do sau:
∗ Chất l−ợng cao: độ phân giải màu tốt hơn so với MP @ ML (lấy mẫu 4:2:0), chất l−ợng tổng quát cao hơn do sử dụng tốc độ bit lớn hơn.
∗ Có khả năng sao chép nhiều lần mà vẫn đảm bảo chất l−ợng y nh− video gốc.
∗ Tính linh hoạt: nhóm ảnh (GOP) ngắn hơn nên thuận tiện cho việc dàn dựng, biên tập ch−ơng trình truyền hình.
∗ Tính kinh tế: giá thành l−u trữ và truyền dẫn giảm, có khả năng t−ơng hợp giữa các thiết bị của nhiều hãng sản xuất khác nhau.
Các tham số cơ bản của 4:2:2P và ML:
∗ Cấu trúc lấy mẫu: 4:2:2
∗ Độ phân giải ảnh: 720*576
∗ Tốc độ dòng bit: 20Mbps
∗ Dạng ảnh sử dụng: I, P, B
3.4. Ghép kênh Audio_Video số theo tiêu chuẩn MPEG -2
3.4.1. Hệ thống truyền tín hiệu MPEG-2
Hệ thống MPEG-2 sử dụng cấu trúc dữ liệu dạng gói nh− dữ liệu của các mạng truyền thông. Các gói dữ liệu luôn luôn bao gồm phần đầu đề Header) và phần tải (Payload).
♦ Phần header chứa thông tin cần thiết để xử lí dữ liệu ở phần payload (ví dụ nh− thông tin phân loại ảnh trong phần header gói ảnh).
♦ Kích th−ớc phần payload có thể cố định hoặc thay đổi .
Trong tiêu chuẩn MPEG-2 , dòng bít tại đầu ra bộ mã hoá Video/Audio đ−ợc gọi là dòng sơ cấp ES (Elementary Stream) có đơn vị truy cập là một ảnh nếu là dòng sơ cấp Video và là một khung audio trong dòng Audio cơ bản.
Các dòng ES sẽ đ−ợc đóng gói trở thành “Packetized Elementary Stream ”, gọi là các gói PES. Cũng nh− mọi dạng gói thông tin khác, PES bao gồm phần header và phần payload. Phần payload của PES có độ dài thay đổi. Các gói PES sau đó đ−ợc chia ra thành các gói nhỏ hơn có độ dài cố định gọi là gói truyền tải TSP (Transport Stream Packet). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mỗi loại gói cấu trúc nên một dạng dòng dữ liệu sử dụng cho những ứng dụng khác nhau. Các gói PES cấu thành dòng ch−ơng trình (Program Stream). Nếu
Payload
Packet header Packet payload
chúng đ−ợc chia nhỏ thành các gói TS (Transport Packet) thì tạo thành dòng truyền tải (Transport Stream).
ở phía phát thực hiện đóng gói và ghép kênh. Còn bên thu sẽ mở gói và giải mã.
Lớp hệ thống (System Layer) là phần mở rộng của MPEG-2 so với MPEG-1 . MPEG-1 chỉ quy định quá trình nén, giải nén và đồng bộ cho tín hiệu video, audio trong lớp nén. Lớp này mô tả cú pháp các dòng video và audio mã hoá. Mỗi dòng này, một cách độc lập nhau, cấu thành các dòng cơ bản (Elementary Stream - ES).
MPEG-2 trong lớp tăng c−ờng của mình là System Layer, xác định cú pháp kết nối các dòng video , audio riêng lẻ thành các dòng đơn cho l−u trữ (dòng ch−ơng trình- Program Stream) hoặc truyền dẫn (dòng truyền tải - Transport Stream) cũng nh− các thông tin cần thiết cho phân kênh và đồng bộ tại bên thu. Cuối lớp hệ thống (System Layer), các thông tin đồng hồ tham chiếu (System Clock Reference- SCR) và tem thời gian trình diễn (Presentation Time Stamp) đ−ợc xen vào dòng bít.
3.4.2. Dòng dữ liệu đóng gói, dòng ch−ơng trình và dòng truyền
tải
Hình II.3.11 : Hệ thống truyền tải MPEG-2
Mã hoá nén Định dạng nguồn Bộ đóng gói Ghép kênh tạo dòng ch−ơngtrình Ghép kênh tạo dòng truyền tải Giải mã hoá nén Giải định dạng nguồn Bộ mở gói Phân kênh dòng ch−ơng trình Phân kênh dòng truyền tải
Audio, Video, Data
Lớp nén (Compress layer)
Lớp hệ thống (System layer)