CHƯƠNG 2 CÁC KỸ THUẬT MÃ HÓA VIDEO
3.2. Giải pháp đề xuất và hiệu quả của áp dụng mã hóa H.265/HEVC
3.2.1. Giải pháp đề xuất
Hiện nay, máy phát số mặt đất DVB-T2 chỉ phát được 09 chương trình, thể hiện ở bảng 3.2, lúc đó tổng tốc độ bitrate lên tới 31.5Mbps. Trong khi đó nhu cầu giải trí càng cao của các kênh truyền hình địa phương như Đài PTTH Quảng Ngãi đang chuyển dần sang phát HDTV trên 2 chương trình PTQ1 HD và PTQ2 HD thì dung lượng máy phát số tại Quảng Ngãi khơng đáp ứng được. Có một số giải pháp đề xuất:
- Đầu tư thêm một hệ thống máy mới, trên một kênh mới. Nhưng nếu đầu tư thêm một kênh DVB-T2 nữa thì phát sinh chi phí q lớn, trong khi lộ trình số hóa đến năm 2020 của Thủ Tướng Chính Phủ cịn chưa hồn thiện.
- Giảm tốc độ bitrate của từng chương trình, nhưng chất lượng chương trình khơng thay đổi, nâng cấp và cải thiện trên hệ thống sẵn có, tiết kiệm được chi phí đầu tư, đáp ứng nhu cầu của khách hàng HDTV và hướng tới 4K -UHDTV.
Các chuẩn nén đang được sử dụng hiện thời như H.264/AVC không đủ mạnh để chuyển đổi tốc độ của các chương trình HDTV và UHDTV về tốc độ của các hệ thống truyền dẫn hiện tại. Chuẩn nén mới H.265/ HEVC ra mắt với việc áp dụng các thuật toán nén mới sẽ giúp giải quyết bài toán này.
Bằng việc áp dụng các kỹ thuật mới đặc biệt là phân vùng ảnh, nâng cao các hướng dị tìm trong thuật tốn vector chuyển động trong cùng một khung hình và giữa các khung hình liên tiếp được giới thiệu ở chương 2. Chuẩn HEVC giúp giảm tốc độ luồng bit được mã hóa xuống cịn 50% so với H.264/AVC. Áp dụng HEVC vào tín hiệu HDTV và UHDTV thu được tốc độ luồng bit từng bước được tối ưu, cùng với sự mở rộng băng thông của các môi trường truyền dẫn sẽ giúp hiện thực hóa việc truyền tải luồng bit của tín hiệu có độ siêu phân giải trong tương lai gần và phù hợp với xu hướng phát triển của truyền hình số mặt đất trên thế giới.
Hình 3.2. Lộ trình phát triển cơng nghệ cốt lõi của truyền hình số mặt đất [14]
Theo khuyến cáo của lộ trình phát triển cơng nghệ cốt lõi thể hiện ở hình 3.2, đối với định dạng HD 1080p mà VTV lựa chọn cho chuẩn HDTV, thì trong giai đoạn 2016 đến 2020 mã hóa nguồn H.264/AVC phải được thay thế bởi H.265/HEVC trên phát sóng số DVB-T2. Bởi vì nhu cầu ngày càng cao, sự phát triển từ 720p, 1080i, 1080p, 4K và 8K UHDTV dòng bit dữ liệu ngày càng lớn. Một yếu tố chung của tất cả định dạng chương trình truyền hình mới và được cải tiến nâng cấp thì đều tăng bitrate, do đó nó làm giảm các chương trình được ghép vào kênh. Mặt khác, chúng ta mong muốn mở rộng các chương trình truyền hình trên một kênh DVB-T2 nhưng chất lượng mong muốn là tốt hơn.
Như vậy luận văn đưa ra giải pháp sau đây:
- Giảm tốc độ bit cho mỗi chương trình bằng cách tăng hiệu quả mã hóa nguồn. - Tăng dung lượng của kênh, tăng cường năng lực sử dụng dung lượng kênh.
3.2.2. Hiệu quả đạt được
Căn cứ vào điều kiện cơ sở hạ tầng truyền dẫn thực tế tại các Đài truyền hình, với thơng số cấu hình máy phát đưa ra ở bảng 3.1, tốc độ bitrate tối đa 33.8Mbp/s đồng
thời cần đảm bảo khoảng cách phủ sóng theo tính tốn quy hoạch, thì giải pháp giảm tốc độ bit cho mỗi chương trình bằng cách tăng hiệu quả mã nguồn. Việc chuyển đổi mã hóa nguồn từ MPEG-4 H.264 sang H.265/HEVC đảm bảo giảm chi phí đầu tư chuyển đổi, nâng số chương trình trên một kênh mà vẫn đảm bảo chất lượng.
Đối với máy phát số DVB-T2 tại Quảng Ngãi tốc độ bitrate tối đa cho phép là 33,8Mbp/s. Vì vậy chuẩn nén H264/AVC đối với chương trình HDTV thì chỉ phát được 7 chương trình vì tổng số tốc độ bít lên đến 31.5Mbp/s. Việc áp dụng mã hóa nguồn H.265/HEVC để giảm khoảng 50% tốc độ bit cho mỗi chương trình thì tổng bitrate khoảng 17.5Mbp/s, thể hiện ở bảng 3.3.
Bảng 3.3. So sánh Bitrate chương trình HD máy phát số DVB-T2 Quảng Ngãi
STT Chương trình Bitrate HEVC(Mbp/s) Bitrate AVC (Mbp/s)
1 VTV1 HD 2.5 4.5 2 VTV2 HD 2.5 4.5 3 VTV3 HD 2.5 4.5 4 VTV6 HD 2.5 4.5 5 VTV7 HD 2.5 4.5 6 VTV8 HD 2.5 4.5 7 PTQ HD 2.5 4.5 Tổng Bitrate 17.5Mbp/s 31.5 Mbp/s
Với việc chuyển đổi H.265/HEVC trong truyền dẫn DVB-T2 có thể nén một chương trình lên đến 2.5Mbp/s vẫn đảm bảo được chất lượng hình ảnh và với dung lượng 33.8Mbp/s của máy phát số thì có thể phát đến 13 chương trình HDTV chiếm dung lượng khoảng 32.5Mbp/s.