Như đã thấy ở trên, tín hiệu Video và Audio được mã hoá và đóng gói một cách riêng biệt, sau đó gửi thông qua các kênh đến các Luồng riêng biệt, và từ các nguồn này được tổng hợp vào hai đường và truyền qua mạng đến người sử dụng.
MPEG-2, tương tự như MPEG-1 vẫn là mã hoá tuyến tính. Thay vì sử dụng cho CD- ROM, MPEG-2 được sử dụng cho cả truyền thông video và khuôn dạng DVD. Một trong những tính năng mới của MPEG-2 là nó triển khai việc mã hoá cho tốc độ bts biến đổi. Tuy nhiên, nó thao tác với một khuôn dạng đóng, có nghĩa là phí bản quyền cần phải được trả để giải mã thuật toán và xem video.
3.2.4. MPEG-4
Xây dựng trên thành công của hai tập chuẩn đầu tiên (được biết rộng rãi như MPEG-1 và MPEG-2), MPEG-4 là kết quả của những cố gắng quốc tế của hơn 100 nhà nghiên cứu và kỹ sư trên toàn thế giới. MPEG-4 hoàn thành vào tháng 10/1998 và trở thành
Mã hoá Video Mã hoá Audio Đóng gói Đóng gói PS Mux TS Mux
61
một chuẩn quốc tế tháng 1/1999. Cho đến hiện nay chuẩn này vẫn được nghiên cứu và cải tiến.
MPEG-4 triển khai sự phát triển trên những thành công đã được kiểm định của 3 lĩnh vực - Truyền hình số, các ứng dụng đồ họa tương thích (nội dung tổng hợp) và đa phương tiện tương tác (WWW, phân phối và truy nhập nội dung). MPEG-4 cung cấp các phần tử công nghệ đã được chuẩn hoá cho phép tích hợp các sản phẩm, các mô hình phân phối và truy nhập thông tin nội dung trong cả 3 lĩnh vực trên.
Một định nghĩa không chính thức của MPEG-4 là một tập các chuẩn cả về phần cứng và phần mềm sử dụng như một diết kế nén cho tín hiệu video số. Thay vì mã hoá và nén tuyến tính, MPEG-4 là một kiến trúc dựa trên đối tượng. Nó trình bày mỗi đối tượng trên Video độc lập với các đối tượng khác, cho phép tốc độ truyền cao hơn cho việc nén và tạo luồng. Tốc độ truyền của chuẩn Video MPEG-4 nằm giữa 5-64 cho thiết bị di động hoặc các ứng dụng video PSTN và đến 2Mbps cho các ứng dụng TV và phim.
Vì MPEG-4 dựa trên các chuẩn MPEG trước đó, nó được thiết kế thậm chí hướng về chuẩn “tool-box” hơn nữa. Điều đó suy ra rằng toàn bộ chuẩn MPEG-4 là tương đối lớn, và có thể điều khiển một loạt các công nghệ định luồng, nó được cấu trúc theo cách để chắc chắn rằng các giải pháp đều có thể ở qui mô cần thiết. Điều này cho phép trong tương lai tích hợp các dạng khác nhau của dữ liệu vào một khung hình. Như đã nói, nó không phải là một chuẩn đơn áp dụng cho một ứng dụng, mà là một tập các chuẩn áp dụng một loạt các ứng dụng theo các cách khác nhau. Nó định nghĩa nhiều dạng dữ liệu Multimedia trên tất cả các dạnh dịch vụ và trên tất cả dạng mạng.
Kiến trúc dựa trên đối tượng là xương sống của chuẩn MPEG-4. Nó được xây dựng sử dụng các đối tượng riêng biệt mà chúng có một vài tập hợp mối quan hệ giữa không gian và thời gian, nhờ thế chúng có nhiều ưu điểm. Một ưu điểm là khi các đối tượng khác nhau yêu cầu các dạng mã hoá khác nhau nhằm đạt chất lượng tốt nhất, MPEG-4 có thể đáp ứng được. Ví dụ - một một hình ảnh chuyển động nhân tạo được đại diện tốt nhất thông qua các tham số hoạt hình, trong khi các lợi ích của video từ đại diện thông minh các giá trị của điểm ảnh.
62
Hình 3.12:Kiến trúc Dựa vào đối tượng (Object-Based)
Xem hình 3.12, các thông tin vào ở bên trái, hoặc nếu sử dụng mô hình Shannon- Weaver, chúng là các nguồn. Thông tin – video, audio và các thông tin nén (thuộc về các đối tượng mã hoá AudioVideo - một điểm chính của MPEG-4) được đồng bộ và kết hợp sử dụng các khung thời gian đặc biệt. Sau đó chúng được gửi thông qua môi trường truyền, giải kết hợp và giải mã, gửi thông qua một bộ tổng hợp (thường là các phần mềm để xem và nghe file, như RealPlayer hay Windows Media Player) và hiện lên màn hình và đưa ra loa, nếu cần thiết. Trong pha giải mã, bởi vì video đang được chuyển đến, quá trình lưu trữ tạm thời là cần thiết để đảm bảo mọi thứ đều được chuyển trên dường.
Để đảm bảo chuẩn MPEG, một mô hình kiểm tra (Verification Model - VM) được sử dụng. VM làm thuận tiện việc kiểm tra tốc độ thực hiện liên quan của các công cụ khác nhau, rất tốt để cải thiện tốc độ các công cụ được lựa chọn. Để đảm bảo cách tiếp cận “tool-box”, quá trình sẽ không sử dụng một đề nghị tốt nhất, mà tập hợp tất cả các đề nghị cho hiệu quả tốt nhất đều được lưu trữ.
Mặt khác, khi những công cụ mới cho chuẩn MPEG-4 được phát triển và giới thiệu, chúng đã vượt qua được Mô hình kiểm tra và bước sang bước tiếp theo, được biết đến là Kiểm tra lỗi. Kiểm tra này cho phép những kiểm tra lớn và có thể so sánh có thể được thực hiện để quyết định công cụ đề xuất có giá trị hay không.
Phần tiếp theo liệt kê và mô tả 6 chức năng chính của chuẩn MPEG-4. Đầu tiên là phần hệ thống của MPEG-4. Nó định nghĩa sự mô tả mối quan hệ các phần tử nghe nhìn, hoặc các đối tượng, trong những cảnh đặc biệt. Mối quan hệ nàu có thể được giải thích theo 2 mức. Binary Format for Scenes (BIFS) mô tả những sắp xếp về không- thời gian của các đối tượng trong cảnh. Nó tạo cho người sử dụng khả năng tương tác
63
với các đối tượng, ví dụ thông qua các trò chơi video. Mức thứ hai là Object Descriptors (OD’s). Chúng định nghĩa mối quan hệ giữa các Luồng Nguyên tố (Elementary Stream – ES’s) thích hợp với mỗi đối tượng. Một ví dụ là các thành phần Audio và Video với Luồng Hội thoại Truyền hình. OD‟s cũng cung cấp những thông tin truy cập như URL. Phần Hệ thống cũng bao gồm các công cụ cho việc định danh các mô tả cảnh, trộn và đồng bộ nhiều luồng vào một, quản lý bộ đệm và bảo mật thông tin.
Phần Hình ảnh của MPEG-4 tham khảo đến những đại diện đã được mã hoá của các đối tượng hình ảnh tự nhiên và hình ảnh tổng hợp (do máy tính tạo ra). Một liệt kê ngắn các chức năng trong Phần Hình ảnh của MPEG-4 là cần thiết. Các khuôn dạng được cung cấp là các video chuyển động và xen kẽ cùng với tốc độ bit nằm giữa 5Kbps và 10Mbps. Sự giảm lỗi cũng là một ưu điểm mà MPEG-4 có. Cùng với sự truy xuất ngẫu nhiên video (định vị bằng ―Fast Forward‖ và ―Rewind‖), hiệu quả nén có tác dụng lớn hơn nhiều so với MPEG 1 và 2.
Phần âm thanh tham khảo đến những đại diện đã được mã hoá của các đối tượng âm thanh tự nhiên và âm thanh tổng hợp (do máy tính tạo ra). Việc mã hoá tín hiệu hội thoại có thể được thực hiện với tốc độ bit từ 2Kbps đến 24Kbps với hội thoại tự nhiên và từ 200bps đến 1.2Kbps với tín hiệu hội thoại tổng hợp. Tốc độ bit thấp hơn là có thể chấp nhận được khi việc mã hoá thực hiện với tốc dộ bit biến đổi. Khi thực hiện cùng với hình ảnh, nhiều kiểu cân bằng được triển khai để tăng hiệu quả việc định luồng Video.
Phần 4 và 5, những phần thực hiện việc kiểm tra và tham khảo, được coi như là các phần “trợ giúp”. Mặt khác, chúng không phải là các công nghệ một cách thực thụ, mà là những thành phần sử dụng công nghệ.
Delivery Multimedia Integration Framework (DMIF), phần 6 của chuẩn MPEG-4 định nghĩa giao thức phiên làm việc của Định luồng. DMIF được thiết kế để làm việc truyền tín hiệu đến người sử dụng cuối cùng. FlexMux Channel được sử dụng trong lớp DMIF để trộn các luồng nguyên tố (các luồng đã được đống gói đại diện cho việc mã hoá đối tượng) vào các đầu ra khác nhau – ví dụ ATM, PSTN, RTP. Điều này mang lại cho MPEG-4 một số lượng lớn các công cụ. Nó tương thích với nhiều giao thức truyền thông do người sử dụng cuối cùng lựa chọn.
64