Kỹ thuật nén video và kỹ thuật streaming video

Kỹ thuật nén video và kỹ thuật streaming video

ĐỀ TÀI:

KỸ THUẬT NÉN VIDEO VÀ KỸ THUẬT STREAMING VIDEO

NHÓM 6

 1 Sự giới hạn của lưu lượng băng thông cho phép:

Làm 1 phép tính đơn giản, với mang 3G hiên nay (HSPA+) cho phép 56Mbit/s (lý thuyết) cho việc download và 22Mbits/s cho việc upload Nếu sử dụng file gốc, chẳng hạn phim HD (1024x768, xấp xỉ 1 Mbyte), tốc độ frame là 30 hình trên giấy, tức là trong 1 giây ta có tới 30 Mbyte (xấp xỉ 30x8=240Mbits) dung lượng của bộ phim này Trong khi dung lượng cho phép chỉ là 22Mbits/s (Kém xa so với 240 Mbits/s) Vậy nên nếu không nén chắc chúng ta không thể upload được đoạn video

Tại sao chúng ta phải nén video trước khi upload lên các trang web?

 2 Sự giới hạn của dung lượng pin của các thiết bị đầu cuối cầm tay như (phone, pdA, ) Dĩ nhiên với video dung lượng càng lớn, bạn càng cần nhiều thời gian để nén (cho việc upload) hoăc giải nén (cho việc download) Và điều đó cần 1 năng lượng càng nhiều.Tại sao chúng ta phải nén video trước

khi upload lên các trang web?

Phương pháp không gian

Phương pháp biến đổi

Nén không tổn hao

Nén có tổn haoPHÂN LOẠI

• Phân loại theo tín hiệu

Nén video tương tự Nén video số

Tín hiệu video được nén “bề rộng

phổ” bằng phương pháp nén tương

tự, có tỷ số nén thấp

Là phương pháp nén phổ biến, có rất nhiều chuẩn nén video số: VCEG (H.120, H.261, H.262, H.262, H.263, H.264, HEVC) MPEG (MJPEG, JPEG2000, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4….)

• Phân loại theo cách nén

Phương pháp không gian Phương pháp biến đổi

Nén bằng cách tác động trực tiếp lên

điểm ảnh

Nén sử dụng các phép biến đổi không gian, tác động lên ảnh biến đổi

• Phân loại theo nguyên lý nén

Nén không tổn hao Nén có tổn hao

Là kỹ thật nén được phát triển trên cơ

Năm Chuẩn Tổ chức Ứng dụng

1984 H.120 ITUT

1990 H.261 ITUT Video call, hội thoại video

1993 MPEG-1 ISO, IEC Video- CD

1995 H.262/MPEG-2 ISO, IEC, ITUT DVD Video, Blu-Ray, truyền hình số

1996 H.263 ITUT Video call, hội thoại video, video cho ĐTDĐ

1999 MPEG-4 ISO, IEC Video trên Internet

2003 H.263/MPEG-4 ISO, IEC, ITUT Blu-Ray, truyền hình số, Ipot video, HD DVD

2012 H.265/HEVC ISO, IEC, ITUT

• MPEG-2 và MPEG-4 (H.264) là 2 kỹ thuật dung phổ biến nhất, đặc biệt là H.264.

• MPEG-2 vẫn đang phát triển theo hướng bù chuyển độngcơ sở block, còn MPEG-4 sử dụng bù chuyển động cơ sở vậ thể

• MPE-2 hiệu quả thấp hơn so với H.264

• H.264 đòi hỏi kỹ thuật phức tạp, bộ vi xử lý mạnh cho cả thiết bị mã hóa và giải mã Với H.264 bang thông mạng sẽ tiết kiệm hơn, lợi về bang thông nhưng chi phí đầu tư ban đầu cao

• Ngoài chuẩn nén MPEG ra VC-1 là kỹ thuật nén thường được dung trong IPTV.

• VC-1 là chuẩn nén video thế hệ tiếp theo được chuẩn hóa bởi SMPTE

• VC-1 sử dụng bù chuyển động cơ sở block

• Hiệu quả nén thấp hơn so với H.264

• Tuy nhiên VC-1 cũng có những ưu điểm của nó, đặc biệt là khả năng thích nghi tốt với tất cả hạ tầng mạng

 Total Video Converter (TVC)

• TVC là công cụ chuyển đổi định dạng mạnh nhất và thông dụng nhất hiện nay

• Phần mềm có khả năng chuyển video sang các định dạng để sử dụng trên điện thoại và các thiết bị cầm tay khác

• Một số tính năng mới :tích hợp với IE của Windows, bộ skin mới cũng như sự hỗ trợ cho Windows 7

 Blaze Media Pro

• Có thể nén các định dạng như: AVI, MPG, WMV, Flash để sử dụng cho Ipod, PSP, 3G và các thiết bị khác

• Khá dễ sử dụng chỉ cần một cái nhấp chuột Có thể làm việc nhiều tập tin một lúc giúp cho quá trình thực hiện đơn giản và ít tốn công sức

Bước 1: click vào “New Task” để bắt đầu

Giao diện sẽ hiện ra như sau:

một nguồn đến một đích nào đó Ý tưởng cơ bản của video streaming đó là chia video thành từng frame, sau

đó liên tục truyền những phần được chia ra và bên nhận có thể hiển thị những phần video đã nhận được mà không phải đợi cho đến khi toàn bộ video được truyền xong

 Video streaming là phương thức chuyển giao dữ liệu video ở dạng nén trên Internet một cách đều đặn và liên tục, sao cho người dùng không cần đợi tới khi có toàn bộ tập tin mới có thể xem được nội dung của nó

mà có thể bắt đầu hiển thị các dữ liệu đa phương tiện khi mà một phần dữ liệu đã được nhận

Video streaming được phát triển dựa trên hai công nghệ chủ chốt đó là các công nghệ mã hóa video và các công nghệ tăng khả năng mở rộng việc phân phối video.

Các ứng dụng video streaming thường được nhiều người dùng cùng lúc, tức là video phải được truyền cùng lúc tới nhiều người như video conference hay truyền hình trực tuyến

Một vài vấn đề ảnh hưởng đến video streaming: video streaming qua mạng internet gặp rất nhiều khó khăn bởi internet chỉ cung cấp dịch vụ truyền best-effort (cố gắng tối đa) Do đó, nó không đảm bảo về băng thông, độ trễ, jitter hay sự mất gói tin Những nhân tố này thường không đoán trước được và động.

Mục tiêu chính của việc xây dựng một ứng dụng video streaming là phải thiết kế một hệ thống nhân phát video chất lượng cao đáng tin cậy qua mạng internet

Kiến trúc hệ thống video streaming

 Ban đầu dữ liệu thô được nén lại thông qua bộ nén dữ liệu, và được lưu trữ tại thiết bị lưu trữ bên trong server Sau đó khi có yêu cầu từ client thì server sẽ lấy các dữ liệu tương ứng đã được nén lại trong thiết bị lưu trữ, và chuyển giao tới cho bộ phận điều khiển chất lượng dịch vụ tầng ứng dụng Bộ phần này sẽ tùy vào yêu cầu ứng dụng, tình trạng mạng để tạo các dòng lưu lượng hợp lý, sau đó sẽ đẩy các luồng dữ liệu xuống cho tầng giao vận (transport layer) Các giao thức tầng giao vận sẽ có trách nhiệm gửi dữ liệu thông qua internet tới client

Khi các gói tin được lưu chuyển trên mạng, nó có thể bị mất mát hoặc là có độ trễ lớn khi mạng bị tắc nghẽn

Để hỗ trợ chất lượng video/audio truyền tải, các dịch vụ hỗ trợ truyền thông đa phương tiện liên tục được triển khai (ví dụ như caching…) Khi các gói tin đến được client thành công, nó được truyền lên tầng giao vận, rồi tiếp đó là bộ phận điều khiển chất lượng dịch vụ tầng ứng dụng Sau đó chúng được giải mã để cho ra các dữ liệu thô ban đầu, tiếp theo để có thể sử dụng được những dữ liệu này, cần phải sử dụng đến bộ đồng bộ hóa đa phương tiện để đồng bộ video và audio một cách chuẩn xác

 Vậy tức là cấu thành nên một hệ thống video streaming gồm có 6 yếu tố cơ bản:

Được chuẩn hóa cho truyền thông giữa máy khách và máy chủ streaming Giao thức có thể được chia làm 3 loại: giao thức tầng mạng như (IP), giao thức tầng giao vận (UDP) và giao thức điều khiển phiên như (RTSP).

Các bước thực hiện kỹ thuật streaming video:

 Phần mềm máy khách (media player, web browser, ) cần kết nối được và xác định file video trên máy streaming server muốn xem

 Yêu cầu streaming file video đó sẽ được gửi tới streaming server để tìm file video đó

 Chương trình thực hiện streaming chạy trên máy streaming server sẽ chia file video thành các frame rồi gửi các frame đó tới máy yêu cầu sử dụng các giao thức ràng buộc về thời gian (RTSP, RTP, RTCP)

 Khi các frame về máy khách, sẽ được lưu trữ trong vùng

đệm và nội dung các frame sẽ được giải mã (decode) và

hiển thị thông qua các chương trình chơi video (ví dụ

VLC)

Streaming video

Dịch vụ video streaming yêu cầu một số điều kiện kiên quyết sau:

 Bandwidth: mỗi một ứng dụng video streaming đều có một yêu cầu về băng thông nhỏ nhất để duy trì ứng

dụng Tuy nhiên liên hệ với cơ sở hạ tầng internet hiện tại, không có bất kì cơ chế nào để đáp ứng điều kiện này

 Delay: là khái niệm độ trễ của các gói tin ở hai đầu cuối, hoawch cũng có thể bao gồm cả thời gian giải mã

và hiển thị video Nếu gói tin không đến được đúng thời điểm thì video có thể bị dừng gây cảm giác khó chịu cho người dùng

 Loss: mất gói tin là việc không thể tránh khỏi trên môi trường Internet Việc mất gói tin có thể gây ra

hiện tượng méo mó hoặc mất đi sự liên kết trong việc hiển thị video

 Tư tưởng của việc đảm bảo chất lượng dịch vụ trong video streaming: hầu như tất cả các thành phần của hệ thống đều thực thi những thao tác kỹ thuật để thu được hiệu quả cao trong việc duy trì băng thông, giảm độ trễ và khắc phục mất gói tin.

 Dịch vụ video streaming có tồn tại và hoạt động một cách chất lượng hay không tất cả phụ thuộc vào việc đảm bảo chất lượng dịch vụ

• Với những môi trường mạng khác nhau trong những điều kiện khác nhau thì cần có thêm những cơ chế bổ sung cho việc này

• Ví dụ trong mạng LAN thì việc đảm bảo chất lượng dịch vụ cho video streaming có thể đơn giản hơn là trong mạng WLAN bởi vì bản chất môi trường truyền của chúng là khác nhau Do đó các môi trường khác nhau cũng sẽ có những phương thức khác nhau để làm sao đảm bảo chất lượng dịch vụ tốt nhất ở hạ tầng, nhằm mục đích hỗ trợ tốt nhất cho các dịch vụ sử dụng hạ tầng đó