f) Đoạn (chương trình) video: đoạn video bao gồm thông tin đầu, một số nhóm ảnh và thông tin kết thúc đoạn Thông tin đầu của đoạn video chứa đựng
2.4 Chuẩn MPEG-
Chuẩn MPEC-4 là một chuẩn động dễ thay đổi. Với MPEG-4, các đối tượng khác nhau trong một khung hình có thể được mô tả, mã hoá và truyền đi một cách riêng biệt đến bộ giải mã trong các dòng cơ bản ES (Elementary Stream) khác nhau. Cũng nhờ xác định, tách và xử lý riêng các đối tượng (như nhạc nền, âm thanh xa gần, đồ vật, đối tượng ảnh video như con người hay động vật, nền khung hình …), nhờ vậy người sử dụng có thể thực hiện các hoạt động tương tác riêng với từng đối tượng (thay đổi tỷ lệ, di chuyển, kết nối, loại bỏ, bổ xung các đối tượng …) ngay tại vị trí giải mã hay mã hoá. Sự tổ hợp lại thành khung hình chỉ được thực hiện sau khi giải mã các đối tượng này.
Hình 4.2: Cấu trúc của bộ mã hoá và giải mã video MPEG-4
Hình 4.3 là một ví dụ về mã hoá và tổng hợp khung hình video sử dụng trong MPEG-4. Nhiều đối tượng, như người, xe ô tô, nhà cửa, được tách ra khỏi video đầu vào. Mỗi đối tượng video sau đó được mã hoá bởi bộ mã hoá đối tượng video VO (video object) và sau đó được truyền đi trên mạng. Tại vị trí thu, những đối tượng này được giải mã riêng rẽ nhờ bộ giải mã VO và gửi đến bộ tổ hợp compositor. Người sử dụng có thể tương tác với thiết bị để cấu trúc lại khung hình gốc (a), hay để xử lý các đối tượng tạo ra một khung hình khác (b). Ngoài ra, người sử dụng có thể download các đối tượng khác từ các thư viện cơ sở dữ liệu (có sẵn trên thiết bị hay từ xa thông qua mạng LAN, WAN hay Internet) để chèn thêm vào hay thay thế các đối tượng có trong khuôn hình gốc (c).
Để có thể thực hiện việc tổ hợp khung hình, MPEG-4 sử dụng một ngôn ngữ mô tả khung hình riêng, được gọi là Định dạng nhị phân cho các khung hình BiFS (Binary Format for Scenes). BiFS không chỉ mô tả ở đâu và khi nào các đối tượng xuất hiện trong khung hình, nó cũng mô tả cách thức hoạt động của đối tượng (làm cho một đối tượng xoay tròn hay chồng mờ hai đối tượng lên nhau) và cả điều kiện hoạt động đối tượng và tạo cho MPEG-4 có khả năng tương tác. Trong MPEG-4, tất cả các đối tượng có thể được mã hoá với sơ đồ mã hoá tối ưu riêng của nó – video được mã hoá theo kiểu video, text được mã hoá theo kiểu text, các đồ hoạ được mã hoá theo kiểu đồ hoạ - thay vì việc xử lý tất cả các phần tử ảnh pixels như là mã hoá video ảnh động. Do các quá trình mã hoá đã được tối ưu hoá cho từng loại dữ liệu thích hợp, nên chuẩn MPEG-4 sẽ cho phép mã hoá với hiệu quả cao tín hiệu ảnh video, audio và cả các nội dung tổng hợp như các bộ mặt và cơ thể hoạt hình.
Hình 4.3: Mã hóa và tổng hợp khung hình trong MPEG-4
2.5 MPEG-4 Part10
Với đối tượng để truyền dẫn video là mạng Internet thì ứng cử viên hàng đầu
là chuẩn nén MPEG-4AVC hay còn gọi là H.264/MPEG-4 Part 10. Mục tiêu chính của chuẩn nén H.264 đang phát triển nhằm cung cấp Video có chất lượng tốt hơn nhiều so với những chuẩn nén Video trước đây. Điều này có thể đạt được nhờ sự kế thừa các ưu điểm của các chuẩn nén video trước đó và một số ưu điểm như sau:
- Phân chia mỗi hình ảnh thành các Block bao gồm nhiều điểm ảnh, do vậy quá trình xử lý từng ảnh có thể được tiếp cận tới mức Block.
- Khai thác triệt để sự dư thừa về mặt không tồn tại giữa các hình ảnh liên tiếp bởi một vài mã của những Block gốc thông qua dự đoán về không gian, phép biến đổi, quá trình lượng tử và mã hoá Entropy.
- Khai thác sự phụ thuộc tạm thời các Block của hình ảnh liên tiếp, do đó chỉ
cần mã hoá những chi tiết thay đổi giữa các ảnh liên tiếp. Việc này được thực hiện thông qua dự đoán và bù chuyển động. Với bất kỳ Block nào cũng có thể được thực hiện từ một hoặc vài ảnh mã hoá trước đó hay ảnh được mã hoá sau đó để quyết định Vector chuyển động, các Vector được sử dụng trong bộ mã hoá và giải mã để dự đoán các loại Block.
- Khai thác tất cả sự dư thừa về không gian còn lại trong ảnh bằng việc giải mã các Block dư thừa. Ví dụ như sự khác biệt giữa các Block gốc và Block dự đoán sẽ được mã hoá thông qua quá trình biến đổi, lượng tử hoá và mã hoá Entropy.
♦ Ưu điểm của MPEG-4 part 10
+ Chất lượng hình ảnh tốt: H.264 là chuẩn nén sử dụng công nghệ âm thanh, hình ảnh mới khả năng nén tôt hơn so với các chuẩn nén trước đó. Do đó, chuẩn nén cung cấp dịch vụ phân phát hình ảnh chất lượng cao qua mạng băng thông giới hạn.
+Yêu cầu băng thông thấp: Chất lượng hình ảnh của H.264 gần giống với MPEG-2 nhưng H.264 cần ít băng thông để truyền tải tín hiệu với cùng chất lượng. Đặc điểm này rất phù hợp để sử dụng trong hệ thống IPTV.
+ Có khả năng kết hợp với các thiết bị xử lí video có sẵn như MPEG-2 và hạ tầng mạng dựa trên IP đã có sẵn.
+ Hỗ trợ truyên hình độ phân giải cao: Khi sử dụng tối ưu chuẩn nén có thể làm tăng khả năng truyền dữ liệu của mạng. Do đó các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông có thể sử dụng chuẩn nén này để cung cấp chương trình video độ phân giải cao qua mạng sẵn có.
+ Hỗ trợ nhiều ứng dụng:Chuẩn nén H.264 được sử dụng trong nhiều ứng dụng, với nền khác nhau thì có những yêu cầu riêng. Ví dụ, ứng dụng truyền đa điểm trong IPTV yêu cầu phải hiện thị hình ảnh ở dạng chuẩn truyền hình, trong khi, đối với các ứng dụng giải trí di động, hình ảnh phải hiển thị được trên các thiết bị di động. Để phù hợp với mọi ứng dụng, chuẩn nén H.264 có rất nhiều profile và level. Đặc điểm của profile và level là tốc độ bit và kích thước ảnh.
+ Có thể truyền độc lập: Chuẩn nén H.264 có thể truyền qua nhiều giao thức như ATM, RTP, UDP, TCP.
+ Dễ dàng thích nghi với các mạng chất lượng kém nhờ cơ chế sửa lỗi .
♦ Kết luận
MPEG -4 với nhiệm vụ là nhằm phát triển các chuẩn xử lý, mã hoá và hiển thị ảnh động, audio và các tổ hợp của chúng. MPEG -4 khác so với MPEG -2 là trong một khung hình thì nó không mã hoá toàn bộ khung hình mà nó miêu tả từng đối tượng riêng rẽ và sau đó mới mã hoá từng đối tượng đó. MPEG -4 chia các Macro-Block thành các Block nhỏ hơn. Trong khi bù chuyển động trong MPEG-2 Part 2 được hạn chế đến nội suy hai chiều ½ pixel thì H264/MPEG Part 10 cho phép các Vector chuyển động chính xác đến ¼ pixel và sau đó dùng nội suy nhiều chiều(Bi-cubic). Và còn nhiều điểm ưu việt khác nữa. Do đó hiệu quả nén của chuẩn nén MPEG -4 tốt hơn so với MPEG -2.
Qua quá trình thực nghiệm đã cho rằng sự tiết kiệm tốc độ bít trung bình của H264/MPEG Part 10 so với MPEG-2 là khoảng 65%. Như vậy hiệu quả của nén H264/MPEG Part 10 tăng lên đáng kể so với các chuẩn nén khác. Hiệu quả
nén tăng của H264/MPEG Part 10 tạo ra các phạm vi ứng dụng và các cơ hội kinh doanh mới như: ứng dụng H264/MPEG Part 10 cho truyền hình số và di động hay có thể cải tạo chất lượng truyền hình qua giao thức Internet để đạt được chất lượng hình ảnh tốt như truyền hình số hiện nay.
Từ những đặc điểm và ưu điểm của MPEG-4 AVC đánh dấu một bước ngoặt trong lĩnh vực nén video, áp dụng các kỹ thuật tiên tiến nhằm mục đích sử dụng băng thông hiệu quả hơn và đem lại chất lượng ảnh cao hơn. Với các kỹ thuật này, MPEG-4 AVC có thể giảm tốc độ bit xuống hơn 50% so với chuẩn MPEG-2. Do đó, MPEG-4 Part 10 được lựa chọn để ứng dụng trong IPTV.
III. Kiến trúc và chức năng các thành phần của hệ thống IPTV
Hình 1.16: Cấu trúc hệ thống IPTV
1. Các thiết bị tích hợp IRD
Những thiết bị này được sử dụng để nhận các tài sản video từ một số mạng khác nhau như: các vệ tinh đến các đường video riêng và các ănten viba.
Đây là một hệ thống nén nằm tại trung tâm dữ liệu IPTV, được dùng để tối thiểu hoá khả năng lưu trữ thông tin mà vẫn duy trì chất lượng của các luồng video và audio để truyền tải đến các người dùng, do đó băng thông mạng yêu cầu để truyền các luồng video này được giảm bớt. Hệ thống nén này được tạo ra từ một số bộ mã hoá thời gian thực được dùng để số hoá và nén các kênh video, audio và data. Nội dung video số hoặc tương tự chưa được nén được đưa vào thiết bị mã hoá để nén và sau đó được đóng gói vào trong các gói video được đưa ra ngoài đến các bộ định tuyến IPTV, hầu hết các bộ mã hóa hiện đại đều có cổng ngõ ra là cổng Ethernet.
3. Các máy chủ truyền TV quảng bá
Những máy chủ này được cấu hình vào trong các cụm máy chủ cho mục đích làm việc liên tục và chiệu trách nhiệm truyền nội dung IPTV sử dụng các giao thức đã được chọn tới các người dùng đầu cuối.
4. Hệ thống chuyển mã IPTV
Hệ thống chuyển mã tại trung tâm dữ liệu IPTV phụ thuộc vào hai nhân tố sau:
(1) Định dạng của nội dung video nguồn
(2) Chuẩn nén được sử dụng để triển khai trên mạng phân phối IP
Hệ thống chuyển mã bao gồm các thiết bị phần cứng đặc biệt được sử dụng để chuyển đổi luồng video MPEG-2, thậm chí là những nguyên liệu tương tự thành định dạng nén khác như: H.264/AVC hay VC-1.
5. Hệ thống quản lý và vận hành OBSS
Hệ thống OBSS còn được biết như hệ thống quản lý thuê bao SMS, được sử dụng để kết nối với các thành phần trong mạng IPTV khác để kích hoạt, thực thi và cung cấp các dịch vụ IPTV trong thời gian thực để phù hợp với các yêu
cầu của khách hàng. Các thông tin được xử lý bởi OBSS suốt quá trình cung cấp một dịch vụ mới bao gồm:
+ Địa chỉ và tên các thuê bao. + Chi tiết về tính cước phí.
+ Các chương trình IPTV multicast được yêu cầu. + Các tài sản VoD-IP được yêu cầu.
+ Băng thông mạng sử dụng được yêu cầu để cung cấp dịch vụ mới. + Cấp địa chỉ IP cho một dịch vụ mới.
Để kích hoạt các dịch vụ mới và hỗ trợ quản lý vận hành hệ thống IPTV, OBSS có thể bao gồm một số hoặc là tất cả các chức năng sau:
+ Thu thập các thông tin sử dụng liên quan đến các loại dịch vụ IPTV. + Theo dõi việc yêu cầu nội dung và cập nhật nội dung phù hợp.
+ Theo dõi và quản lý các kết nối RG qua mạng băng thông rộng đến các trung tâm dữ liệu IPTV.
+ Quản lý và hổ trợ cung cấp nội dung.
+ Quản lý các tài khoản, hoá đơn, thông tin về khách hàng.
+ Cung cấp một Web site, cho phép các thuê bao yêu cầu nội dung video. + Cung cấp một Web portal, cho phép các người sử dụng IPTV truy cập thông tin để giúp họ giải quyết các lỗi kỹ thuật thông thường.OBSS giao tiếp với các hệ thống con bên ngoài tại trung tâm dữ liệu, bao gồm hệ thống quản lý quan hệ khách hàng CRM.
6. Hệ thống quản lý quan hệ khách hàng CRM IPTV
Sử dụng một hệ thống CRM cung cấp cho các nhà điều hành viễn thông tính rõ ràng trong kinh doanh các gói dịch vụ đặc biệt. Một CRM có thể bao gồm